CN101636848A - 衬底组件、组装工艺和组装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光伏器件的衬底组件(100)，该组件包括细长半导体衬底(101)的阵列，每个细长衬底(101)具有由纵向边界定的相对的面，细长衬底通过设置在相邻的所述细长衬底(101)的相对纵向边之间的导电材料(102)被电互连并被保持在纵向平行的结构中，从而每个细长衬底的相对的面保持基本上完全暴露。

Description

衬底组件、组装工艺和组装装置

技术领域

本发明涉及一种衬底组件、组装工艺以及组装装置，特别涉及一种用于光伏器件的电互连的细长半导体衬底组件，以及形成这种组件的工艺和装置。

背景技术

在本说明书中，术语“细长衬底”和“细长太阳能电池”分别指通常为平行六面体形式且具有高的纵横比(即其长度显著大于其宽度，通常为几十至几百倍)的衬底或太阳能电池。此外，细长衬底或太阳能电池的厚度通常比其宽度小四至一百倍。细长太阳能电池的长度和宽度是太阳能电池的活动“表面”的尺寸，因此其共同限定了用于产生能量的最大可用活动表面积，而太阳能电池的长度和厚度是电池的光学非活动表面或“边缘”的尺寸，太阳能电池的宽度和厚度是电池的光学非活动表面或“边缘”的尺寸。典型的细长太阳能电池的长度为10-120mm，宽度为0.5-5mm，厚度为15-400微米。

可以通过例如S.Scheibenstock、S.Keller、P.Fath、G.Willeke和E.Bucher发表于Solar Energy Materials & Solar Cells Vol.65(2001)的第179-184页的“High Vo(High Voltage)Cell Concept”(“Scheibenstock”)和国际专利申请公开号WO 02/45143(“专利申请”)中描述的工艺来制造细长衬底和太阳能电池。后一篇文献描述了通过单个的标准硅晶片制造大量薄的(通常小于150μm)细长硅衬底的工艺，以使其总的可用表面积大于原始的硅晶片的表面积。根据sliver专利申请中描述的工艺形成的细长衬底在此被称作“细片(sliver)衬底”，而通过任何其他工艺形成的细长衬底在此被称作“厚板(plank)衬底”。

专利申请还描述了在细片衬底上形成太阳能电池的工艺，所产生的被处理过的衬底也称作“细片太阳能电池”。但是，在本说明书中，词语“细片”通常指可能包括或不包括一个或多个太阳能电池的细片衬底。词语“sliver”是澳大利亚注册号为933476的Origin Energy Solar Pty Ltd有限公司的注册商标。

通常，细长太阳能电池可以是利用任何必要的太阳能电池制造工艺形成在细长衬底上的单晶太阳能电池或多晶太阳能电池。优选地，通过形成一系列穿过硅晶片的平行设置的细长开口或槽以限定对应系列的平行设置的细长衬底并且通过晶片的剩余周边部分将二者结合在一起来批量形成细长衬底，被结合在一起的硅晶片和细长衬底共同被称作晶片架。

太阳能电池可以在其与晶片架保持结合时形成在细长衬底上，然后与晶片架彼此分离以提供一套单独的细长太阳能电池。其中形成有细长太阳能电池的细长硅片易碎且需要小心处理，特别是在从晶片架上分离的工艺中和随后的加工工艺中。此外，由于与大面积的传统的(即非细长的晶片规格的)太阳能电池相比，每个细长电池的面积和尺寸较小，因此包括细长电池的太阳能电池模块对于每个模块都需要大量单独的电池(例如高达几百或更高数量级的电池)。因此，需要可靠、低成本的处理、组装和安装工艺，以使细长衬底和太阳能电池在经济上具有可行性。

现有的利用细长太阳能电池来形成光伏器件的方法被局限在一定范围内。所遇到的一个困难是需要在相对较大的面积上精确布置并精确地电互连相对大量的细长电池。

传统的太阳能电池模块，特别是包括整个单晶或多晶硅晶片的模块，通常在每平方米的模块面积内包含大约60至70个单面(即只提供一个用于产生能量的活动表面)晶片电池。这种模块内的电子连接数达到200的数量级，或者每个电池大约4个。

相反，每个细长太阳能电池的电子连接数可能只略高于大约每个电池六或八个，但是由于每个细长电池的面积只是传统电池的面积的一小部分，因此在包含细长太阳能电池的太阳能电池模块内的电子连接数可以在每平方米模块面积2,000至20,000或更高的范围内。仅从这方面考虑，显然为了在包含细长太阳能电池的太阳能电池模块中便宜且可靠地建立电互连，需要非传统的方法。

太阳能电池的一个应用是用于所谓的线性聚光器系统中。这种系统的一个实例是线槽式聚光器(trough concentrator)，其包括在高效小面积的太阳能电池上聚集太阳光的长的大面积的太阳光追踪镜或折射透镜的行(row)。典型的线性光伏聚光器系统在几何太阳照度聚光比(geometric solar illumination concentration ratio)为“单个太阳”系统的大约8至80倍的范围内运行(被称作8至80个“太阳”)。在这种结构中，在接收器上安装单排的传统聚光太阳能电池。传统聚光太阳能电池的宽度为2cm至5cm的量级，长度为4cm至8cm的量级。在线性接收器中，沿着接收器的长度方向串联连接20至40个电池，接收器的长度通常为1至2m。光的均匀性在接收器的长度方向上通常很好，而在横向方向上很差，通常为近似Gaussian强度分布。太阳能电池通常沿着接收器串联连接，以提供更高的整体输出电压。

在典型的线性聚光器系统中，电流从每个电池的上下表面的中心传导到电池的两个外边缘的上下表面上的四个触点。对每个触点进行电连接以移走电流。通过适当的互连技术，在接收器的边缘获得太阳能电池的串联连接，这些技术通常涉及铜片的使用。但是，传统系统中的串联互连占据了大量面积，这使这种方法不适用于宽的接收器，或者需要多行相邻的聚光太阳能电池的接收器系统。此外，电流沿着传统的线性聚光接收器的长度流动是一个电荷从每个电池的中心区域横向移动到其边缘、进入外部连接物或铜片再到相邻电池中的铜片、然后回到相邻电池的中心区域的工艺。因此，主要由于显著延长的有效电路，串联电阻损耗显著增大。

因此，希望提供一种用于光伏器件的衬底组件、组装工艺和组装装置，以减轻上述困难中的一种或几种，或者至少提供一种有用的选择。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于光伏器件的衬底组件，该组件包括细长半导体衬底的阵列，每个细长衬底具有由纵向边界定的相对面，细长衬底通过设置在相邻的所述细长衬底的相对纵向边之间的导电材料被电互连并被保持在纵向平行的结构中，从而每个细长衬底的相对的面保持实质上完全暴露。

本发明还提供了一种衬底组装工艺，包括通过在相邻的细长半导体衬底的相对纵向边之间沉积导电材料从而电互连所述细长衬底并保持所述细长衬底处于纵向平行的结构中，来形成用于光伏器件的衬底组件，其中沉积导电材料以使每个细长衬底的相对的面保持实质上完全暴露。

本发明还提供了一种衬底组装装置，包括：

储存装置，包括用于储存细长衬底的各个堆叠的多个互相间隔的储存箱，每个细长衬底具有由纵向边界定的相对的面，细长衬底储存箱之间的间距是将通过所储存的细长衬底来组装的衬底组件中的细长衬底的理想间距的倍数；以及

衬底传送装置，其具有用于同时接合所述堆叠中的各个最外侧的细长衬底的互相间隔的接合装置，接合装置之间的间距实质上等于储存箱之间的间距，所述传送装置包括平移装置，该平移装置用于在所述储存箱与组装位置之间反复平移所述接合装置，以允许连续地将最外侧的所述细长衬底从所述储存箱移动到被插入的位置；以及

涂敷装置，其用于在相邻的所述细长衬底的相对纵向边之间涂敷导电材料，以电互连和机械互连所述相对纵向边从而形成衬底组件，其中细长衬底通过所述导电材料被电互连并被保持在纵向平行的结构中，从而每个细长衬底的相对的面保持实质上完全暴露。

本发明还提供了一种太阳能电池组件装置，包括：

储存装置，其包括用于储存细长太阳能电池的各个堆叠的多个储存箱；

衬底传送装置，其具有用于同时接合储存在所述堆叠中的各个最外侧的细长太阳能电池的多个接合装置，接合装置之间的间距实质上等于被储存的细长太阳能电池之间的间距，所述衬底传送装置包括平移装置，该平移装置用于在所述储存箱与测试位置之间平移所述接合装置，以允许将最外侧的所述细长太阳能电池从所述储存箱中移走以进行检测；以及

评测装置，其用于同时评测被所述衬底传送装置接合的每个细长太阳能电池的电性能；

其中分类装置基于细长太阳能电池的电性能被调整为将每个被接合的细长太阳能电池储存到被选定的多个分类储存箱的一个中。

本发明还提供了一种太阳能电池组装工艺，包括：

同时接合多个细长太阳能电池；

同时评测被接合的细长太阳能电池的电性能；以及

基于细长太阳能电池的电性能将每个被评测的太阳能电池储存到被选定的多个分类储存箱的一个中。

在本说明书中，术语“细长衬底”和“细长太阳能电池”经常可以被交换使用。一般地，本发明涉及设置并互连细长衬底以形成用于光伏器件的组件的特定形式，以及形成这些形式的组件的工艺。一般地，组件的细长衬底可以包括或不包括太阳能电池。如果其不包括太阳能电池，则需要在形成组件之后在细长衬底中形成太阳能电池，从而组件可用于产生能量。虽然在本说明书的许多地方，在特定部分的描述中只使用了“细长衬底”和“细长太阳能电池”中的一个术语，但是对本领域技术人员显而易见的是，在许多情况下，太阳能电池已经形成还是尚未形成并不是问题，且应当相应地理解所提到的描述。在其他地方，通过上下文本领域技术人员将理解衬底已具有形成在其中的功能性太阳能电池，因此其应被理解为细长太阳能电池。

此外，在此描述的细长衬底组件还经常被称作“子模块”。这是因为在多数应用中(除了特殊应用，例如小型模块)，许多这种组件需要被电互连以提供太阳能模块，而该太阳能模块提供多数应用所需要的水平的能量。传统的能量模块通过将大量传统的晶片规格的太阳能电池互连在一起来构造，特别有利的是在此描述的细长衬底组件可具有与传统的晶片规格的太阳能电池的直径类似的横向尺寸，这样就可以原样使用现有的处理和处置设备及方法，或者只作微小的改动。类似地，在功能性太阳能电池尚未形成在细长衬底中的情况下，组件在此有时被称作“预制模块”。但是，虽然优选地细长衬底的数量和结构使得所形成的组件被准确地称作子模块(或预制模块)，但显然，细长衬底的数量和结构可以使所形成的组件自身可以形成太阳能模块或小型模块。因此，词语“子模块”和“预制模块”的使用不应被一般性地理解为以任何形式限制组件的形式。

国际专利申请号PCT/AU2006/000840(“焊接工艺专利申请”)描述了用于在包括细长太阳能电池的模块中形成电互连的特别有利的焊接工艺，其全部内容通过引用的方式被包含在此。该申请以及国际专利申请号PCT/AU2005/001193(“浮片(rafts)专利申请”，其全部内容也通过引用的方式被包含在此)提供了用于子模块组件的电互连的细节，其中细长太阳能电池以均匀的阵列间距被分隔，或者以连续阵列被组装在适当的衬底上。在这些专利申请中描述的工艺提供了用于静态聚光太阳能模块、柔性模块、以及小型模块的有用的子模块组装工艺。但是，本发明的优选实施例提供了其他有益的结构，包括通过纯双面子模块组件的连续或半连续组件构造的高效双面太阳能模块，全覆盖高效单面太阳能模块，全覆盖高效柔性太阳能模块，以及通过子模块组件的连续或半连续组件构造的高效单面聚光接收器模块。

本发明的优选实施例还包括用于组装完全双面细长太阳能电池子模块组件的工艺和装置。这些完全双面子模块组件通常被称作细长太阳能电池子组件片，或者更简单地被称作细片或厚片。一般地，这些片子组件对于高效太阳能模块特别有吸引力，特别是对于高效双面太阳能模块。

在传统的光伏模块中，电池、母线和电池连接完全被封装在弹性材料(例如乙烯-醋酸乙烯，EVA)的基材中，而基材本身被夹在玻璃衬底与保护性背板或另一玻璃片之间。由于各种原因，对于现有技术(被称作“第一代”)的细长太阳能电池组装技术，将细长太阳能电池以与传统的太阳能模块类似的方式完全封装是不便的。由于第一代组装工艺的处理局限性，需要把细长电池直接结合到通常是玻璃的支撑衬底上。但是，这种结构难以在细长电池之间形成可靠的电连接。

浮片专利申请描述了各种形式的包括细长太阳能电池的太阳能电池子模块组件，包括分别被称作“浮片(rafts)”、“网眼浮片(meshrafts)”以及“舟(boats)”的形式。在焊接工艺专利申请中描述的焊接工艺解决了形成浮片的细长太阳能电池的间隔阵列的电互连问题，其中电互连被布置在子组件的物理支撑结构上；对于网眼浮片，电互连实际形成在物理支撑结构上；对于舟，电互连形成在物理支撑衬底上或其中。在此描述的本发明的优选实施例包括形成细长太阳能电池子模块组件的方法，其中电互连还形成子模块组件的物理支撑结构，但是在这种方式中，避免了一个或两个表面的屏蔽或部分屏蔽，并且消除了对结构中的相邻细长太阳能电池之间的可察觉的间距的要求，而例如对于浮片专利申请中描述的浮片和网眼浮片子模块就是这样的情况，这种方式还避免引入任何额外的导体部分或导体件，如浮片专利申请中描述的网眼浮片子模块就是这样的情况。

在此描述的组件和工艺特别适用于太阳能模块，太阳能模块典型的使用非聚集的太阳光，并通常包括被串联连接在一起并被封装在玻璃后的30-50个传统的硅太阳能电池。但是，在太阳能模块包含细长太阳能电池的情况下，传统的硅太阳能电池由被称作细片或厚片的细长太阳能电池子模块组件代替，细长太阳能电池子模块组件在功能上等效于高电压、低电流的传统太阳能电池。类似地，在聚光器接收器模块包含细长太阳能电池的情况下，传统的硅聚光太阳能电池由被称作细片聚光片或厚片聚光片的细长太阳能电池聚光子模块组件代替，细长太阳能电池聚光子模块组件在功能上等效于高电压、低电流的传统的聚光太阳能电池。

在此描述的组件和工艺还特别适用于线性聚光器接收器，其利用被聚集的太阳光，并通常包括被电连接在一起并被安装在太阳能线性聚光系统的焦点处及适当热沉上的20-40个硅聚光太阳能电池，但是在线性聚光器接收器包含细长太阳能电池的情况下，传统的硅聚光太阳能电池由被称作细片聚光片或厚片聚光片的细长太阳能电池聚光子模块组件代替，细长太阳能电池聚光子模块组件在功能上等效于高电压、低电流的传统的硅聚光太阳能电池。

可以根据电材料和组件要求精细调节子模块组件中的相邻细长太阳能电池之间的紧密间隔。在一些实施例中，可以实质上没有间隔，从而相邻细长太阳能电池的边缘相接。在其他实施例中，每个细长太阳能电池之间的间距足够大，以允许通过例如压模印刷(stampprinting)、气泵印刷、喷射印刷的方法使导电膏或焊膏被模板印刷、丝网印刷或被引入到两个相邻细长衬底的相对边之间的间隙中，或者允许通过波峰焊、焊池中的毛细管作用、浸入融化的焊料中以及通过受热条件下的机械辊轧，或者通过热气刀的作用去除多余的焊料，来引入导电流体，例如融化的焊料。在焊接工艺申请文件中提供了这些工艺的细节，其可以从关于相关结构的类似方法直接变换而来，或者可以被略微改变以适用于在此描述的结构。建立子模块组件中的机械支撑的导电材料与细长太阳能电池之间的电互连可以是沿着电极轨道方向的连续、半连续、或间断的导电部分的形式。间断部分作为沿着细长太阳能电池的长度方向中的应力释放部分。通过导电材料的宽度和厚度相对于细长太阳能电池的厚度以及各自材料的模量，可以调节由电池和导电材料之间的差异膨胀引起的应力的大小。此外，通过细片或厚片子模块的中心平面上方或下方的导电材料的位置、长度、间距、截面积、截面轮廓、以及分布数量，可以调节作用平面，从而调节由电连接阵列的每个元件的差异膨胀引起的应力作用导致的子组件中的局部扭曲。这些因素为通过控制内应力、控制由应力引起的内部元件扭曲并提供坚固、耐久、易于处置和处理的物理结构来控制多细长太阳能电池阵列的物理性能提供了多参数优化的空间。

在本说明书中，被称作“细长衬底片”、“细长太阳能电池片”、或被总称为“片”、或更具体地被称作“细片”或“厚片”的通过结合相邻或相接的细长衬底或太阳能电池形成的片组件或子模块，特别是相邻或相连或相接的细长太阳能电池电极的各个电极或电极金属涂敷部分的各自电极，可以包括几个至几百个细长衬底或太阳能电池，其中仅通过导电材料，例如金属有机油墨、金属有机膏、金属复合树脂、金属复合聚合物、金属复合弹性体、金属复合硅树脂，或者通过金属合金，例如锡铅焊料、锡铅银焊料、无铅焊料，或者优选地通过为子模块中的细长太阳能电池的聚合性组件提供电连接和物理支撑的双重功能的易熔的无铅焊料，来进行结合。

在此描述的细长太阳能电池片与聚光片的另一个优点是易于测量子模块组件的效率。大量单个的小太阳能电池的效率的测量可能是不便、耗时和昂贵的。但是，下面描述高效且便宜地测量、分类并装箱到多个性能类别中的方法和工艺。可选地，为了最小化地处理高产量以及均匀产量的细长太阳能电池的生产，在此描述的细长太阳能电池片和聚光片允许在组装之后直接测量该细长太阳能电池片或聚光片的效率，而不是在组装之前测量单个电池的效率，从而可以有效地在单次操作中一起测量几十个至数百个小太阳能电池。这种方法降低了测量成本和时间，从而可以将细长太阳能电池片和聚光片分为多个性能类别(包括失效类别)，然后从被分类的细长太阳能电池片和聚光片中选择并组装具有不同性能特征的太阳能模块、聚光接收器、或小型模块。性能在最低水平以下的那些细长太阳能电池片和聚光片可以被丢弃或被分为子部分进行重新测量。如果引起不良性能的单个的细长太阳能电池主要位于细长太阳能电池片和聚光片的一部分中，则一些子部分可能具有良好的性能，而另一部分可能需要被丢弃，因为其性能不够好。

用于将多个细长太阳能电池组装成子模块组件或电池阵列的具体工艺主要取决于细长电池的结构和形式、母晶片中电池的方向和设置、以及成品子模块组件中的细长太阳能电池的平面阵列的结构和形式。但是，上述子模块组件的结构和功能、动机和目的、以及优点和效用不在于形成的工艺，而是在于形成所述的细长太阳能电池片和聚光片子模块组件的细长太阳能电池的组件的物理、光学、电学和实用特性。细长太阳能电池片和聚光片子模块组件使处理、操作、测试和装箱方便、快速、低价、且可靠，并且在最小序列的高效、模块化操作中，这些组件最终被组装成具有大量细长太阳能电池的高面积效率的子模块组件。

制造单独的自包含的细长太阳能电池“片”或“聚光片”的能力极大地简化了所有形式的细长太阳能电池的分离、处理和组装，并极大地简化了含有这些细长太阳能电池的高效PV模块的构造。可以利用没有大型、精确、自动要求(例如目前使用的或目前认为对一些形式的细长太阳能电池模块组件必需的设备和机器)的小型低成本设备、夹具以及机器来实现细长太阳能电池片和聚光片的组装。

此外，可以利用仅略微修改的传统的PV电池的穿串、互连、电池处理、电池组装、以及模块封装设备来执行组装太阳能模块和聚光器接收器所要求的任务，例如将细长太阳能电池片和聚光片子模块组件串成行并进行封装。

在此描述的子模块组件的另一个有利特征是可以完全利用传统的光伏(PV)模块材料来制造利用由细长太阳能电池组装的子模块构成的太阳能模块。可以通过在模块中仅包含下列材料成分来获得细长太阳能电池子模块组件，以及实现这些子组件的分离、处理、测试、装箱和将子组件组装成太阳能模块：细长太阳能电池、焊料和传统母线、EVA密封剂、玻璃、以及Tedlar模块衬底或等效材料。在由双面细长太阳能电池构造的双面高效或高面积效率太阳能模块的情况下，包含片子模块组件的太阳能模块优选地仅由传统材料的细长硅太阳能电池、焊料、传统母线、EVA密封剂、通常对称的前后覆盖玻璃构造而成。在一些重量轻或抗冲击的应用中，可以用透明丙烯酸树脂、聚碳酸酯甚至PET或类似材料来代替前后覆盖模块的玻璃。

在此描述的组件和工艺提供了避免使用以及避免需要使用任何形式的粘合剂的机会和方法——包括光学粘合剂和导电粘合剂、导电环氧树脂或导电聚合物、或任何形式的非传统的太阳能模块导电化合物，包括油墨、膏、和弹性体，以及任何形式的光学粘合剂。在此描述的子模块组件和工艺不仅提供了避免使用以及避免需要使用这些材料的机会和方法，从而极大地提高了细长太阳能模块的长期可靠性，而且，所述工艺还避免需要为焊料回流模板印刷或分配焊膏，而以其他的方式，为了形成焊缝，模板印刷或分配焊膏是必需的，其中焊缝用于在细长太阳能电池之间提供电互连，并且在相邻细长太阳能电池之间提供物理和机械支撑以形成整体的子模块组件支撑结构。而伴随着避免焊膏的另一个优点就是降低由于建立电连接而熔化焊膏的需要，以及从而降低器件组件上的清洁后以及化学污染物的水平和剩余的残渣。

如上所述，通过Sliver专利申请中描述的工艺已经制造了“细片”衬底，其中一系列平行的细长孔或槽被开口穿过标准硅晶片的整个厚度，以制造相应系列的细长硅片，从而所获得的由新生成的垂直于原始晶片表面的表面形成的有用表面积大于原始晶片的表面积。但是，也可以通过其他工艺来形成细长衬底，特别是通过众多的类似工艺来形成细长衬底，在类似工艺中，也穿过晶片形成一系列平行的孔或槽以制造对应系列的平行细长衬底，但是其中这些衬底的活动表面或面通过原始晶片表面的对应部分来提供，而不是像sliver的情况那样通过新生成的垂直于原始晶片表面的表面来提供。通过这种可选工艺形成的细长衬底在此被称作“厚片”衬底。虽然与细片相比，厚片衬底不提供更高的表面积，但是其相比于传统的晶片规格的电池，仍然提供显著的优点，如下所述。厚片的宽度由所加工的槽的间距确定，厚片的长度通常比厚片的宽度大五至二十倍。厚片的厚度是晶片的厚度，其通常小于400微米。利用浮片专利申请中描述的方法，厚片形式的细长太阳能电池和细长衬底可以被分离、处理和组装成片子模块组件。

优选地，通过大面积后接触太阳能电池来形成细长厚片太阳能电池。通过后接触电池构造的特定形式的细长太阳能电池适用于低至中度太阳聚光线性聚光器接收器中。已经构造了所述的通过细长厚片太阳能电池构造的特定形式的片子模块组件，其中所述细长厚片太阳能电池是通过商业化的后接触、高效率、传统的平板太阳能形成并被组装成聚光片子模块组件。这些原型聚光片在太阳通量密度为20(20个“太阳”)时的孔径效率大于16％，而以美元计算的每峰瓦输出率的电池成本是专门制造的聚光电池的成本的一小部分。

附图说明

以下参考附图仅以示例的方式描述本发明的优选实施例，其中：

图1是细长衬底组件的优选实施例的示意性平面图，该细长衬底组件是由细长太阳能电池形成的细长太阳能电池子模块或者由细长衬底形成的细长预制模块，其分别被称作“片”子模块或“片”预制模块；

图2是图1中所示的片的一部分的示意性平面图，显示了片子模块中的细长太阳能电池或者片预制模块中的细长衬底之间的电互连的一种形式；

图3是被称作“片”子模块的细长太阳能电池子模块或被称作“片”预制模块的细长衬底预制模块的优选实施例的剖面图，分别显示了片子模块中或者片预制模块中的细长太阳能电池或者细长衬底之间的电互连的第二种形式；

图4是与图3类似的被称作“片”子模块的细长太阳能电池子模块或被称作“片”预制模块的细长衬底预制模块的优选实施例的示意性剖面图，分别显示了片子模块中或者片预制模块中的细长太阳能电池或者细长衬底之间的电互连的另一种形式；

图5是细长太阳能电池阵列或细长衬底阵列的示意性剖面端视图，显示使用倾角蒸镀来部分涂敷细长太阳能电池的表面，以分别在每个细长太阳能电池或细长衬底的光学非活动边和相邻的光学活动面上提供电接触表面；

图6是细长太阳能电池片状子模块的示意性端视图，显示在光学活动面和光学非活动边上具有电接触的细长太阳能电池的电互连形式或方法。可以使用相同或类似的方法电互连片预制模块组件中的细长衬底；

图7是细长太阳能电池片状子模块的端视图，显示在光学活动面和光学非活动边上具有电接触的细长太阳能电池的第二种电互连形式。这种方法适于控制细长太阳能电池片的弯曲或卷绕。可以使用同样的方法来电互连细长衬底和控制片预制组件中的弯曲；

图8是被称为“并联连接细长太阳能电池片”子模块或“并联连接细长衬底片”预制模块的太阳能电池子模块以及它们之间的并联和串联电互连的第三优选实施例的一部分的平面图，其中“并联连接细长太阳能电池片”子模块或“并联连接细长衬底片”预制模块分别只包括细长太阳能电池或细长衬底；

图9是显示如何将细长太阳能电池片安装到类齿形热沉衬底上的视图。该方法特别适合把双面细长聚光太阳能电池片安装到双面接收器组件中；

图10是用于例如图10中显示的单个器件窗口的简单的一片式夹子结构的示意图。可以构造具有与器件窗口的范围和方向以及器件方向相关的相应数目的相对和配合部分的类似夹子，来起到与该单部分夹子相同的功能；

图11是用于例如图10中显示的单个器件窗口的简单的一片式夹子结构的剖面示意图。横向于细长电池或细长衬底的方向延伸的接触保持部分包含半柔顺的隆起表面，以使微加工工艺中的接触区和流体流动限制最小，且使接触区与槽之间以及接触区与槽下方的流体转移最大。可以构造具有与器件窗口的范围和方向以及器件方向相关的相应数目的相对和配合部分的类似夹子，来起到与该单部分夹子相同的功能；

图12是片与片电互连夹的示意性平面图。夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在片的端部被电连接在一起的细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面的上方和下方延伸。上下表面的带用于定位和保持两个结合的片表面，且沿着电极方向延伸的指状部分用于通过毛细管作用将焊料抽取到指的端部，以提供牢固结合；

图13是图12中显示的片与片电互连夹的详细的示意性平面图。夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在片的端部被电连接在一起的细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面的上方和下方延伸。虚线显示结合片的下表面的带的互补程度；

图14是片与片电互连夹的示意性剖面图。夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在片的端部被电连接在一起的细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面的上方和下方延伸。上下表面的带用于定位和保持两个结合的片表面，沿着平行于夹子的中心垂直部分且与夹子的中心垂直部分成直线的电极方向延伸的指状部分用于通过毛细管作用将焊料抽取到指的端部，以提供牢固结合。图中显示焊料填充到电极与夹子的内表面之间的腔中；

图15是片与片电互连夹的示意性剖面图，该夹子包括位于夹子的两个电极引导接触表面之间的应力释放褶皱部分。与图14中所示的简化形式一样，夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在片的端部被电连接在一起的细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面的上方和下方延伸。上下表面的带用于定位和保持两个结合的片表面，沿着平行于夹子的中心垂直部分且与夹子的中心垂直部分成直线的电极方向延伸的指状部分用于通过毛细管作用将焊料抽取到指的端部，以提供牢固结合。图中显示焊料填充到电极与夹子的内表面之间的腔中；

图16是片与母线电互连夹的示意性平面图。位于串中的末尾的片的侧面上的夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在片的端部的细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面的上方和下方延伸，同时，在夹子的相对侧面上，延伸出在此显示为预镀锡焊盘的脚部，以接收到母线的电连接。上下表面的带用于定位和保持两个结合的表面，沿着电极方向延伸的指状部分用于通过毛细管作用将焊料抽取到指的端部，以提供到远处的片电极表面的牢固结合；

图17是片与母线电互连夹的示意性剖面图。夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在串中的片的端部与母线电连接在一起的细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面的上方和下方延伸。上下表面的带用于定位和保持两个结合的片表面，沿着平行于夹子的中心垂直部分且与夹子的中心垂直部分成直线的电极方向延伸的指状部分用于通过毛细管作用将焊料抽取到指的端部，以提供到远处的细长太阳能电池片或细长衬底片的端部的电极的牢固结合。图中显示焊料填充到电极与夹子的内表面之间的腔中，同时脚部显示为接收母线焊接部分而制备的预镀锡焊盘；

图18是片子模块组件与母线连接夹的详细剖面图，其中该夹子包含位于夹子的电极引导接触表面与用于母线互连的延伸脚部之间的应力释放褶皱部分。夹子的上表面和下表面在电极的上方和下方以及在位于串中的片的端部与母线电连接的细长太阳能电池或细长衬底电极的一小部分表面的上方和下方延伸；

图19是单堆叠盒式阵列，细长太阳能电池或细长衬底的平面阵列通过真空抽取和传送头被从该单堆叠盒式阵列中抽取，用以分别组装为片子模块或片预制模块；

图20是来自于多堆叠盒的单堆叠盒或单堆叠的示意性平面图和剖面图，显示当从储存堆叠中抽取单个的细长器件时的储存、逆转和释放机构；

图21是显示将细长太阳能电池的平面阵列引入到电触点阵列的真空传送头的示意图。电池阵列暴露在标准光照下，从而阵列中的单个电池可以通过性能被区分，以传送并储存在被分类的箱阵列中而分类；

图22是显示用于将被区分的电池根据性能类别进行分类和储存的传送和储存机构的示意图。对于高性能模块，在用于解决将大量电池按照大量类别分类和装箱的问题的独特新颖的解决方案中，在此描述的线性工艺可以适用于任何数量的性能类别，而不减慢该工艺或显著增加复杂度；

图23是显示真空抽取设备和传送头的示意图，真空抽取设备和传送头从储存堆叠中抽取细长太阳能电池或细长衬底的平面阵列，并将互相平行间隔的平面阵列传送到组装夹具；

图24是显示两步骤组装工艺的第二部分的示意图，其通过在第二组装循环中填充每个第二间距，从而通过双倍间距的堆叠阵列分别形成完全覆盖的细长太阳能电池或细长衬底片子模块或预制模块；

图25是传送带上通过摇臂夹(未显示)被固定在组装夹具上的已组装的片子模块器件。带扭转180度以反转子模块并使其穿过选择性波峰焊；

图26显示已完成装箱的用于随后的处理和组装阶段的子模块片阵列。在细长太阳能电池子模块阵列的情况下，片的下一个处理阶段是穿串和组装，以用于在太阳能模块、小型或微型模块、双面柔性片或其他特定应用中进行封装。在细长衬底片预制模块的情况下，下一个处理阶段是通过低温电池处理将预制模块转换成太阳能电池子模块；

图27显示了被装箱的片子模块，其从盒中被抽取，并利用前面所述的互连夹被组装成串，以准备进行封装。互连夹优选地利用非接触激光焊接系统被焊接成直线；以及

图28是在在细长衬底的相对纵向边之间施加导电材料的工艺中用于固定细长衬底的细长衬底或太阳能电池压板的示意性平面图。

具体实施方式

片子模块结构

参考图1，组装36个细长双面太阳能电池101或细长半导体衬底101的阵列以形成在此被称作“片”子模块或预制模块100的组件，“片”子模块或预制模块100更简便地被称作“片组件”或“片”100。细长衬底(其中优选地但并非必须包括工作太阳能电池)可以是细片(如前所述)或厚片的形式，且因此片可以被适当地称作“细片”或“厚片”。通过设置在细长衬底101的相对纵向边之间的导电材料来提供电互连，并保持电互连基本上相互邻接。即导电材料不仅使片中的所有细长衬底101电互连，而且是细长衬底101结合成一体以形成自支撑片100的方式。由于导电材料通过仅接合每个细长衬底的相对边来保持细长衬底的纵向平行设置，因此每个衬底的相对面保持完全暴露且因此(一旦在衬底中形成工作太阳能电池)可用于产生能量。

片可以以与传统的太阳能电池类似的尺寸形成，通常是10cm×10cm，或12cm×12cm，或甚至是15cm×15cm或更大。这使得每个子模块组件可以作为(聚合)“电池”被包含在光伏器件中，允许使用与目前用于传统的太阳能电池类似的技术或装置来进行测试、装箱、处理、组装、架线、封装和电子连接。但是，一个显著的区别是每个片将具有比一般的传统太阳能电池高得多的电压和相应成比例的较低的电流。如果像一般的情况中一样，片中的细长电池串联连接，则片电压是单个的细长太阳能电池电压与片中的电池数的乘积。类似的，与具有相似面积和性能的传统的单接合太阳能电池相比，片电流被减小的系数对应于片子模块组件中的细长太阳能电池数。这对于模块设计、性能、子模块布局、反偏压保护、系统电压、以及太阳能模块内的电流承载部件的尺寸、重量和规格具有明显好处。

可以利用提供理想的系统电压的串联电互连的数量的细长太阳能电池或衬底101来形成任意尺寸的阵列。例如，通过100个太阳能电池的阵列形成的片子模块的典型尺寸为100mm×102mm，且在大约60V的电压下将产生大约40mA的电流。图1中显示的片子模块100具有相邻电池之间的四个独立的串联互连102。可以选择相邻电池之间的互连的实际数量、尺寸和间距以有利地提供连接之间的冗余，减小并联互连之间的电极材料的厚度，为片结构提供物理稳定性，且满足柔性要求。相邻的细长太阳能电池101或细长衬底101之间的间距104显示在图1中，为清楚起见，间距104比实际中需要的更宽。在一般情况下，细长太阳能电池或衬底电池101的宽度106可以在大约0.7mm至大约2mm或甚至3mm的范围内变化。电极金属涂敷的厚度(对应于沉积材料的厚度和相邻的细长电池101之间的间距104)通常是2μm至3μm的量级。在一般情况下，电池101之间的间距104可以在基本为零(从而相邻的电池101彼此邻接且通过回流焊操作被焊结在一起，而不必在电极上添加利用预先形成的、事先沉积的或已有的焊接材料的焊膏来形成电互连并为片结构提供物理支持)到高达几十微米的间距的范围内变化。通常，电池101之间的间距104在5μm至20μm的数量级，优选地接近5μm。相邻细长衬底或太阳能电池101之间的间距106通常比衬底或太阳能电池101自身的宽度106小三个数量级，从而宽度106基本上互相邻接。

相邻细长衬底或太阳能电池101之间的电互连102优选地通过选择性波峰焊工艺来形成，如焊接工艺专利申请所描述。相邻电极之间的精确分离取决于使用的焊料和焊剂、焊接工艺的温度和温度分布、以及在焊接工艺中焊缝材料中液相线以上花费的时间。这些因素控制焊料的粘度和焊珠(solder bead)的表面张力，因此在某些程度上控制保留在焊缝中的焊接材料的数量和细长电极金属涂覆材料的表面的焊接润湿性，这利于控制焊缝超出选择性波峰焊喷嘴区域的程度。通过控制焊剂的程度和数量以及焊接工艺参数，可以通过操纵在焊接材料位于液相线以上时焊缝内的焊料的毛细管作用，来控制焊缝超出选择性波峰焊喷嘴区域的程度。在焊接工艺的专利申请中可以找到该工艺的其他细节。

电池101沿着电极的长度或形成在每个细长衬底101的纵向边缘上的触点在互相间隔的位置上彼此机械连接，优选地利用金属焊料来进行连接，虽然导电的环氧树脂或类似材料也可以起到焊料的电的和结构功能。在图1中，有四部分或四条串联互连102，每一部分占据每个

上的电极长度的大约5％。在实际操作中，可以选择串联互连102的长度和频率，以满足互连的冗余要求、电极金属涂覆厚度、以及弯曲控制要求。从工艺的观点看，条102的数量不重要，因为可以通过在波峰焊接机中包含额外的喷嘴在单次移动中建立整个条阵列。这可以通过使用单独的多喷头阵列来实现。焊料的数量和布置，特别是相对于片平面的布置和分布是重要的控制参数，其用以保证制造无弯曲的片，如下文所述。

图2显示了图1的片子模块组件100的一部分的放大视图。太阳能电池101之间的串联电互连102连接每个电池101的n触点202和相邻电池的p触点203，其通过在细长电池或衬底101的边缘上沿着电极在相互间隔的位置上沉积导电材料而形成。在图2中，只显示了大约10mm长的细长太阳能电池或衬底片100的一部分上的大约3mm长的一个电互连部分。为清楚起见，图中导电材料和电极的宽度在尺寸上被显著扩大了。导电材料优选为焊料，更优选的是无铅焊料，优选地且有利地利用焊接工艺专利申请中描述的选择性波峰焊工艺来沉积。但是，导电材料可选地可以是蒸镀金属薄膜、结合金属箔、B阶导电粘合膜或者导电环氧树脂。在电路中可以适当地包括电子器件，例如旁路二极管或逻辑器件。

在一个优选实施例中，选择选择性波峰焊工艺参数从而在片100中的电连接102中保留最小量的焊料301。图3是通过片100中的多个细长太阳能电池101或细长衬底101的详细剖面图，其显示了以串联方式电互连每个电池的p型电极202与相邻电池的n型电极203的电互连102的典型剖面轮廓。用于这一工艺的适当的基本波峰焊接机参数包括传输速度320mm/s，片子模块红外预热20s，焊料温度285℃，其中波峰浸入深度2mm。细长太阳能电池片100的特性使其特别适用于柔性模块的应用，轻重量和高效率的应用，以及小、薄、小型或微型模块的应用。

特别地，图3中所示形式的模块适用于轻重量、耐久的双面应用，例如为便携式家用电器、便携式小型电池充电器供电，用于通信(例如卫星电话或GPS设备，例如用于玻璃破裂传感报告监视器的整体安全传感器以及用于农业、采矿业、天气、科研、或安全的远程传感器和传感报告应用)的便携式供电设备，以及用于通过电池充电设备为这些设备和应用直接或间接供电。

此外，上述器件的简单改变产生特别适用于安全或军事应用的新器件。例如，如以上描述的并显示在图1至3中的细长太阳能电池片100完全是双面的，且具有高的区域效率，这有利于使模块的覆盖区(footprint)达到最小，以及可以由非常高效的细长太阳能电池构造得到，其进一步使给定功率输出所要求的面积达到最小。此外，由于模块完全是双面的，器件或模块的定向对于使功率输出最大化就不重要。这一特征本身可以使通过细长太阳能电池片构造的小型或微型太阳能模块或器件适合在不便或不能为了最大功率输出而正确定向器件的应用或条件下提供电能。安全设备定位、战场应用、或远程变换监视或数据采集应用可能限制模块的定向，这可能使这些应用不适用于传统的单面太阳能电池，但是双面模块可以满足这些限制条件，而且不存在由传统的单面模块导致的每日功率输出的显著减少。此外，可以在双面片子模块上施加抗反射层，以通过减小反射来增强性能，减小被检测或危害器件安全的可能性。同时，由于双面细长片子模块是柔性的，小型或微型能量模块可以是柔性的，并且重量轻，或者片子模块可以被封装在部分柔性的丙烯酸或聚碳酸酯薄片之间，以生成抗冲击或振动、双面、高效的小型模块。为了增强这些微型或小型模块的柔性和抗振性，优选使用例如Wacker Silicone RT-67S或类似材料的封装材料。该材料在视觉上清晰，且比硫化EVA柔性更高。

在另一个优选实施例中，选择焊接工艺参数以在片100的电连接102中保留最大量的焊料401，如图4所示。用于这一工艺的适当的基本焊接机参数包括传输速度260mm/s，片子模块红外预热10s，焊料温度265℃，其中波峰浸入深度0.5至1.0mm。

实际上，电极202和203不是图中显示的位于双面细长电池101上的矩形块，而是通常覆盖整个边缘并且还可以卷绕，以覆盖一个或两个表面的一小部分，或者可以是一般的沿边缘延伸的卷边形式。电极202和203相对于细长电池101的表面的位置、电极202和203的宽度、以及其位置是否相对于电池101的边缘对称，都是在设计片内电互连102时考虑的因素。在电互连设计中优选地考虑上述因素，从而减少或消除细长太阳能电池或细长衬底的片子模块100中的弯曲问题。

再次参考图3和图4，细长太阳能电池或细长衬底101的单独的片子模块100可以组装在连续或半连续的夹具或片定位器上，夹具或片定位器夹紧细长衬底或电池101的阵列以通过选择性波峰焊接机来倒置和传输。有利地，夹具或定位器由具有低热质和/或低导热性的材料制成，和/或在尽可能少的位置接触片的阵列，从而夹具或定位器在某种程度上与片的阵列热绝缘。在任何情况下，定位器都不应该在选择性波峰焊接机喷嘴的路径上直接接触片组件。这降低了从片到承载件的热传递，且通过毛细管作用消除了焊料向片的上表面与传输定位器或夹具之间的位置的移动。如焊接工艺专利申请中所述，对于传统的应用，在整个选择性波峰焊工艺中，推荐的传输速度比60mm/s大几倍。这有两方面原因：片的热质很小，且细长器件中的硅是良好的热导体。其产生的优点是工艺速度快、预热时间短、焊剂用量低、清洁要求降低、以及产量和产能高且可靠。

可以组装通过例如在Scheibenstock或

专利申请中描述的工艺形成的多个细长太阳能电池以形成光伏片或聚光片，该光伏片或聚光片与传统的太阳能电池的尺寸相似并可以直接用于替代传统的太阳能电池，虽然其电流和电压特性与传统的太阳能电池显著不同。此外，由除硅以外的半导体，例如GaAs制成的细长太阳能电池也可用于形成片。太阳能电池可以串联、并联、或者串联与并联混合进行电互连，以提供理想的片或聚光片子模块输出电压和对应的电流。如果片子模块输出电压足够大从而允许模块内的片并联连接，或者甚至是这些子模块组件的少量串联连接来形成被并联连接的组，则对具有低电流(例如由屏蔽引起)的片的一部分、或片、或片的组的模块输出的影响远小于在传统光伏模块中的影响，在传统光伏模块中，单个大电池的一部分、或一组大电池与多个细长太阳能电池的子模块组件的屏蔽或部分屏蔽部分的尺寸相当。

参考图5，通过倾角蒸镀金属501，卷绕电极502和503可以形成在每个太阳能电池101的相邻表面上。蒸镀角505的选择以及蒸镀工艺中细长太阳能电池101的相邻表面之间的间距504可以控制金属涂敷延伸到与暴露的边缘相邻的细长太阳能电池101的面506中的程度或范围。这种结构可以与沿细长太阳能电池101的长度方向的屏蔽板(shadow-masking)结合使用，其中屏蔽的方向横穿过细长太阳能电池101的长度方向以使面的部分金属涂敷中断，从而在最终模块中的电池101的正常操作工艺中，由金属引起的太阳能电池的屏蔽成比例地被减小。为了建立上述部分金属涂敷，太阳能电池可以由夹具固定。一些制造细长太阳能电池的方法，例如Sliver专利申请中描述的

工艺，显然在电池从晶片架上分离之前生成如图5所示的电池阵列。

倾角蒸镀可以与图3所示的最小焊接工艺结合使用，以制成图6中所示形式的片组件。图6是通过片组件的多个细长太阳能电池101或细长衬底101的剖面端视图，其中具有通过倾角蒸镀形成的电极502和503。图中显示了电互连材料601的典型剖面轮廓，其以串联方式电互连p电极502与相邻电池的n电极503。在此实施例中，利用选择性波峰焊工艺来沉积焊料，设置焊接工艺参数从而在片100的电连接601中保留最小量的焊料601。由于倾角蒸镀电极的非对称性，执行选择性波峰焊操作的片的表面很重要，其导致明显不同的结果。在图6中的片的情况下，波峰焊料从没有电极突出到细长太阳能电池或细长衬底的面的一侧沉积。用于这一工艺的适当的基本波峰焊接机参数包括传输速度320mm/s，片子模块红外预热20s，焊料温度285℃，其中波峰浸入深度2mm。这种细长太阳能电池片的特性使其特别适用于柔性模块应用，轻重量和高效率应用，以及小、薄、小型或微型模块应用。特别地，图6所示形式的片组件适用于上述图3所示形式的片的全部应用。

类似地，以上所述的显示在图4中的最大焊接工艺可以与倾角蒸镀结合使用，以形成图7所示的一般形式的片组件。图7是通过多个细长太阳能电池101或细长衬底101的剖面端视图，其中具有位于片100内的倾角蒸镀电极502和503，图7还显示了电互连材料701的典型剖面轮廓。在这种情况下，与图6所示的片器件相反，通过选择性波峰焊工艺从倾角蒸镀电极部分突出到细长太阳能电池或细长衬底表面的一侧来沉积焊料。通过使用选择性波峰焊工艺来确定保留在电互连701中的焊料的量，其中设定焊接工艺参数以在片中的电连接701中保留最大量的焊料。用于这一工艺的适当的基本波峰焊接机参数包括传输速度240mm/s，片子模块红外预热10s，焊料温度285℃，其中波峰浸入深度0.5至1.0mm。

实际上，双面细长电池的一个表面的边缘或部分上的电极可以不具有均匀厚度和/或不具有矩形截面，而是在电极绕表面卷绕的区域内厚度可以变化，而且在表面的最边缘，厚度可以变小或变薄。在这种情况下，由于在器件表面上的电极边缘处非常薄的电极材料可能非均匀地溶解在焊料中从而产生不规则的边缘，因此难以控制焊料越过表面的程度或限度。除了与性能问题无关的较差的外观审美以外，这还可以导致片的弯曲。克服由这一问题导致的弯曲的最简单的方法是保证保留最大量的焊料，从而成比例地减小片的一侧上的微小变化的影响。

在此描述的组件和安装工艺以及电和物理连接结构防止制造和/或使用工艺中的热循环导致的细长太阳能电池、电连接、或物理连接的损坏。特别地，需要仔细控制电和物理连接材料、细长太阳能电池电极与金属涂敷材料、以及晶体硅太阳能电池之间的热膨胀区别速率，以防止在细长太阳能电池和连接材料中出现破坏性应力。例如，可以通过在形成连接之前弯曲细长太阳能电池子模块组件来获得这种应力限制，从而根据使用的特定连接材料，通过冷却或硫化，在接近正常的器件操作温度的温度下，内应力被最小化，或者内应力大约为在器件的极限测试温度偏移下的应力极限之间的中间值。在设计器件满足IEC 1646、IEC 1215、或IEC 62108标准的情况下，所关心的极限温度偏移为-40℃和+90℃。

可选地，可以在操作温度范围内改变或移动最优应力限制点，以提供在选择的其后的在封装的制备工艺中将子模块的电连接序列形成行/串或阵列的组装阶段基本是平坦的子模块。也可以通过在形成连接之前弯曲细长太阳能电池子模块组件来获得这种应力限制，从而根据使用的特定连接材料，通过冷却或硫化，从电连接形成阶段或焊料固态/液态转化开始，平衡由工艺温度与用于下一组装阶段的环境温度之间的温度变化引起的器件内应力，通过这种方式，器件足够平坦可以用于下一工艺步骤。可选地，通过应用上述相同方法，通过最优化两个对抗的要求以及在两个独立的最优点之间选择应力点，可以适当地满足两个对抗的要求。上述两种方法中的任意一种都可以用于将产生的应力限制在破坏性极限之下，并提供用于随后的组装操作的具有适当平面度的稳定、坚固和耐久的器件。

参考图8的平面图，在一些情况下，可以应用穿过细长太阳能电池101或细长衬底101的平面的表面的导电轨道804而不建立到由扩散而掺杂的区域的电连接是有用的，例如p扩散802或n扩散803或保护性氧化层、氮化层或AR层下的电池或衬底101的半导体材料。例如，使结合的细长太阳能电池、或细长衬底、或电池或者衬底组，以并联方式互连的有用的额外特征是在电池或衬底面上建立(从电池或衬底)电绝缘的导电轨道804，以电连接细长太阳能电池或细长衬底的一个纵向边上的电极805与同一细长电池的相对边上的电极805。例如，细长电池的一个边缘上的n触点805(或阴极805)可以连接到同一电池的另一边缘上的n触点805。细长电池的一个纵向边上的p触点806(或阳极806)可以连接到同一细长太阳能电池的相对边上的p触点。特定细长太阳能电池上的n触点和p触点彼此保持电绝缘，以避免电池短路。为了使两个物理(但非电性)相反的电极容易接触，在单独的细长太阳能电池101或细长衬底101的表面上并在细长太阳能电池或衬底片组件上的适当位置处丝网印刷并联连接804，从而互连直线分离阵列中的同一电池或衬底片上的相应电极。通常，在选择性波峰焊工艺之前执行丝网印刷。这使焊接工艺可以跨过以并联方式互连的丝网印刷线和电极之间的小间隙。

在片100由具有绕电极的卷绕部分的细长太阳能电池101或细长衬底101形成的情况下，并联互连804形成在电池101或衬底101的面上，倾角蒸镀501部分延伸到其上以提供电极金属涂敷502和503。有利地，在片用于聚光器应用的情况下，并联互连804具有双重功能，即提供电连接，将聚光片连接到聚光器的接收器以提供物理结合的位置和方法，以及用于热沉太阳能电池的热连接。此外，对于单面太阳能模块和基于片组件的聚光器接收器模块，片子模块的后表面的部分覆盖或屏蔽不是问题。在双面太阳能模块的情况下，可以减小线的宽度从而使屏蔽不会相对于片或模块的一侧显著危害片或模块的另一侧的性能。

将同一细长太阳能电池或细长衬底的两个相对纵向边上的电触头或电极电连接的一个原因是减小由必须通过细长太阳能电池101的宽度的电流引起的电阻损耗。对于细长太阳能电池，当电池宽度增大或者当细长太阳能电池用在强光下从而由于照度高导致电流高时，这特别重要。通常，所有其他的参数是常数，电池产生的短路电流与照度成比例，电池升至的开路电压与照度的对数成比例。

对于操作在任何给定电流下的细长太阳能电池，电池中两个电极之间的电阻损耗与细长太阳能电池的宽度的平方成比例。但是，如果在两条长边上都存在n触点而只在一条边上存在p触点，或者如果在两条长边上都存在p触点而只在一条边上存在n触点，则电池的有效“电”宽度(出于电阻的目的)减半，且细长太阳能电池内的电阻损耗因此变为四分之一。具有这种触点结构的细长太阳能电池的宽度可以加倍，而与只在一条边上具有n触点而在另一条边上具有p触点的细长太阳能电池具有相同的电阻损耗。

对于商业产品

电池的一个非常重要的成本因素是形成

的原始晶片的厚度。随着微加工技术的进步，可以减小晶片中形成的细长通槽或通孔的间距(pitch)，使如此制造的孔和细长衬底变薄，并增大工艺的活动表面乘数。类似地，增大晶片的厚度并因此增大所制造的细长衬底的宽度减小需要处理、测试、布置和电互连的元件数。在

技术的发展工艺中，无缺陷微加工、衬底间距、以及晶片厚度是关键的成本驱动因素。在其他因素中，衬底间距受各向异性的腐蚀速率限制，对于任何给定的间距，各向异性的腐蚀速率确定所限制的晶片厚度。对于由较厚晶片制造的较宽衬底，成本模型是重要的驱动因素，但是性能模型显示最优衬底宽度是0.75至1.25mm。但是，这只涉及在器件的相对纵向边上具有相对极性电极的细长衬底或细长电池。通过包含如图8所示的上述并联互连，衬底的宽度，可以加倍到1.5至2.5mm，而没有性能损失，从而有效地将需要分离、处理、储存、组装和电互连的器件数减半。对于任何给定的单面微加工技术，可以处理的晶片的有效厚度可以通过两面调准和腐蚀工艺被加倍。可以实际实现双倍宽度的细长

电池和衬底的关键是如上所述的简单但是非常有价值和有效的单个电池的并联互连工艺。

图8显示了利用细长衬底或细长太阳能电池101上的模板或丝网印刷的或蒸镀金属或印刷有机金属油墨的轨道804来电互连相同电极805的两个边缘触点。利用丝网印刷和焊料的组合而不是模板，也可以实现类似的功能，其中穿过太阳能电池或衬底的表面区域执行相同的电互连。有许多其他方法可以建立电互连的线，例如适用于本申请的焊接工艺专利申请中描述的那些方法。

特别地，在器件101的表面上，细长电池101的每条边上只有n扩散803的n触点805利用轨道804被电互连。这种结构适用于n型扩散发射极(在一些细长双面太阳能电池中，其覆盖每个电池的活动面)中的电阻起主导作用的细长太阳能电池。如果是衬底中的电阻(即形成器件中心的大量p型半导体)也是重要的考虑因素的情况，则n触点和p触点都可以出现在每条边上且可以被电连接，从而减小或最小化电阻，如上所述。

通过在相邻电极材料上由选择性波峰焊形成的金属涂敷102，从一个电池的p扩散802上的p触点806到相邻电池的n触点805建立细长太阳能电池片或细长衬底片子模块组件的相邻电池101之间的串联连接。一些类型的细长太阳能电池和细长衬底具有只位于太阳能电池或衬底的边缘上的为电极和电触点沉积的金属涂敷。在一些形式的片和聚光片子模块组件的组装工艺中，有时细长太阳能电池或衬底的电极金属涂敷卷绕到紧邻边缘的太阳能电池的一个表面上是便利的，但是优选地，当包含在太阳能模块中时，其不卷绕到同样紧邻边缘的其他或相对的表面上，而是在操作工艺中将指向子模块组件的顶部或朝向太阳一侧。

参考图7，在电池面506上具有部分金属涂敷的细长太阳能电池101适用于以下应用，细长太阳能电池被焊接或直接电连接到衬底或覆盖层上，或者倾角蒸镀电极502和503上的突出焊缝701用于以电绝缘的方式物理安装片器件，或者其用于热连接片和热沉。可以利用直接施加到电极表面502和503上的传统的铅锡焊料、或无铅焊料、或导电聚合物、或导电环氧树脂、或导电弹性体来建立电互连。导电轨道804可以应用于或形成于细长电池或细长衬底的表面上，其预先执行丝网印刷、掩膜金属蒸镀、导电油墨或导电浆料或有机金属材料的直写或利用喷墨印刷的印刷、移印(pad printing)、B阶转移工艺、或者其他适当的材料转移技术。可选地，可以在电池或衬底已经形成松散的片阵列之后，通过丝网印刷、掩膜金属蒸镀、导电油墨或导电浆料或有机金属材料的直写或利用喷墨印刷的印刷、移印、B阶转移工艺、或者其他适当的材料转移技术，在电池或衬底的表面上施加或形成导电轨道804。在衬底或电池已经形成物理和电互连片之后，可以应用类似的工艺。优选地，利用焊接工艺专利申请中描述的选择性波峰焊工艺，同时执行物理连接和串联方式的电互连以及并联方式的电互连。

单个细长太阳能电池或细长衬底的相同极性电极之间的连接804可以是多用途的连接，其提供电连接、热连接、以及用于保证结构的物理整体性的相邻器件的机械粘合的结构。例如，相邻的细长太阳能电池或相邻的细长衬底可以被固定在一起以形成只利用焊料的细长片，其提供细长子组件或预制组件子模块所要求的所有适当的电、热和机械特性。另外，这避免了任何其他形式的粘合的需要。此外，如焊接工艺专利申请中所述，执行焊接操作不需要任何形式的模板印刷、印刷或分配。在对于子模块组件大规模生产的规模上，考虑到基础建设设备、消费品、工艺材料、时间、清洁、以及废物处理方面，焊膏的分配或模板印刷是昂贵的工艺，因此，执行焊接操作不需要任何形式的模板印刷、印刷或分配是非常重要和有利的特征。

除去焊膏应用步骤简化了组装工艺，因为其除去了一系列例如印刷、回流、清洁、工具清洁、消费品和废物处理、以及相关的产量和可靠性问题的缓慢的工艺步骤。因此，用于形成标准太阳能电池组件的整个焊接工艺被不需要粘合剂、不需要昂贵的工具、不需要额外的昂贵材料、不需要额外的复杂处理步骤、以及不需要额外的废物处理和处置的形成焊接互连的单一、清洁、快速、可靠、高产量和简单的工艺步骤取代。在焊接工艺专利申请中描述了特别有利的焊接工艺，其全部内容通过引用包含在此。

虽然有利的是使太阳能电池彼此分离，例如在浮板专利申请中描述的工艺，如果细长电池可以足够便宜的被制造，这就使成本驱动因素的平衡朝最大化模块效率以降低相关成本(例如包装和材料)的方向改变，而不是首先降低所包含的硅的成本，在硅是主要成本项目的情况下就是如此。随着近来第二代

技术中的广泛改进，例如在此所述的，与传统模块的太阳能模块相比，硅晶体供料的成本已经显著降低，且降低为成品细长太阳能模块成本的一小部分，现在，以美元计算的每瓦特模块功率输出的主要成本驱动因素是电池效率，特别是子模块区域效率，以及模块孔径效率。与这些成本驱动因素相关的是需要改善的子模块设计、改善的子模块处理和组装、改善的测试、储存和缓存的显著的可行的技术进步，在此已经描述了这些方法和工艺的动机。

在一个优选实施例中，在本说明书中被称作“聚光片”，细长太阳能电池以连续或半连续的方式沿着细长太阳能电池边缘上的电极或电极金属涂敷的长度方向电互连和物理互连，使聚光片的一个面的整个表面都没有超出表面的外平面的导电材料的凸起；也就是说，由细长太阳能电池的面形成的片的一个面基本上是平面，且没有位于聚光片的表面的平面以外的导电材料。可选地，导电材料或无障碍区域可以被限制为轨道或轨迹，优选地以平行或多个平行的方式在横向于细长衬底的纵轴的方向延伸穿过表面。如果在这些平面区域之间有凸起，则凸起可以容纳在沿着接收器的长度延伸的配合槽中。不含导电材料的表面用于在接收器组件上安装聚光片，从而为热沉聚光片提供良好的机械支撑和良好的热接触。可以通过使用绝缘安装介质，例如导热的但是电绝缘的树脂或具有类似特性的B阶粘合剂，或者以Chomerics胶带为例的胶带安装选择，来增大细长太阳能电池表面以及聚光片的平坦表面的安装表面上的氧化物或氧化物/氮化物层积的天然绝缘性。该配置特别应用于在聚集的阳光下使用。

可选的，细长太阳能电池能够以连续或者半连续的方式沿着细长太阳能电池的表面的边缘上的电极或电极金属涂敷的长度被电和物理互连，从而存在跨过细长太阳能电池的长度因此也沿着聚光片的长度的轨迹。所述轨迹的宽度可以是几毫米至几厘米的数量级。所述轨迹是位于聚光片的一个面上的区域，在此区域中，由细长太阳能电池形成的片的表面基本上是平面且不含有位于该平面中的导电材料。这种结构特别适用于电触点位于电池表面上，优选的位于电池后表面上的细长太阳能电池。触点的电和物理区被限制在沿着聚光片长度延伸并且横向于细长器件的纵轴的带内。带的宽度可以是几毫米至几厘米的数量级，由宽度同样是几毫米至几厘米的数量级的不含导电材料轨迹的区域或带分隔。

不含导电材料轨迹的区域用于在接收器组件上安装聚光片，从而为热沉聚光片提供良好的机械支撑和良好的热接触。可以通过使用绝缘安装介质，例如导热绝缘树脂或具有类似特性的B阶粘合剂，或者以Chomerics胶带为例的胶带安装选择，来增大细长太阳能电池表面以及聚光片的平坦表面的轨迹区域上的氧化物或氧化物/氮化物层积的天然绝缘性。热沉表面或接收器安装表面上凹进有沿着接收器组件的长度延伸的槽，以容纳凸出的电连接，其还为子组件结构提供物理支撑。通过容纳电连接的槽之间的区域来安装和热沉聚光片。这种结构也特别适合在聚集的太阳光下使用。

由于细长太阳能电池具有高电压、低电流的性能，其特别适合在聚集的太阳光下使用。在聚集的阳光下，细长硅太阳能电池的最大电压可以高达0.75伏。细长太阳能电池的宽度一般是0.7mm至3mm。因此电压以细长太阳能电池组件阵列的每直线厘米10伏的速度建立，其优点是具有相应成比例的小电流。

因此，通过单晶硅或多晶硅或其他太阳能电池材料形成的单面或双面的或薄或厚的形成于以聚光片为例的子模块组件中的细长太阳能电池特别适合取代传统的太阳能电池用于线性聚光器系统中。根据电极结构，细长电池是单面还是双面，前表面接触、后表面接触还是边缘表面接触太阳能电池，可以沿着每条边的长度(连续或间断地)，或者在边与面之间，或者甚至在面与边或面与面之间，使每个细长太阳能电池串联连接到其相邻的电池。

因此，电流基本上只在平行于聚光片接收器的纵轴的方向中流动，而不是像使用传统的聚光太阳能电池那样，在一系列交替的横向和纵向(螺旋形的)方向中流动。此外，对于边缘接触的细长太阳能电池来说，细长电池之间的串联连接所占据的空间相对很小，对于后表面接触的细长太阳能电池来说基本不存在，因此这些电连接的吸收只损耗少量太阳光，这在聚光片子模块的处理和组装之前、之中和之后也起到物理或机械支撑的双重作用。此外，由细长太阳能电池构造的聚光片子模块组件以及由细长太阳能电池子模块(例如聚光片)构造的聚光器接收器的串联电阻损耗基本上与被照射区的宽度无关。

一些优点来自于只在每个细长太阳能电池的边缘上包括电连接的细长电池的某些形式特征。在本文描述的片和聚光片中，在片或聚光片行的四个边缘的两个中不需要电连接，被考虑的这“两个边缘”由在子模块组件中形成太阳能电池的线性阵列的组份细长太阳能电池的端部形成，因为通过相邻或邻接的细长太阳能电池电极上或其中的一个或多个导电轨迹，或者电极金属涂敷材料，或者在相邻或邻接的细长太阳能电池电极的相对纵向边之间形成机械支撑结构以及细长太阳能电池片或聚光片子模块组件的机械支撑和电互连的导电材料，来提供连接。这意味着可以在单个聚光器接收器上使用多个平行的片或聚光片的行，每行之间只有所需的窄间距。对于后接触的细长片的情况，整个电互连网络可以隐藏在聚光片后并且被限制为具有在电互连之间交替平行延伸的热沉和安装平面空间的行或带。

相邻聚光片的行之间的间距的宽度只用于满足电绝缘和聚光片子模块组件中的材料与接收器材料之间的差异热膨胀引起的应力。因此，由聚光片子模块构造的接收器可以相对较宽，达到几十厘米，几乎没有表面积暴露到在电互连上浪费的聚集光照下。例如，目前制造的传统的50太阳聚光电池的尺寸为42mm宽50mm长。这种传统的聚光电池所需要的最小接收器建设面积是65mm宽，允许电连接调整母线的每一侧有2mm的空间，沿着接收器的长度有51mm的间距。对于组装有传统的聚光电池的多行接收器，这种结构获得聚集太阳光的63％的利用率。除了很差的面积利用率，这种结构还浪费接收器和封装材料，降低接收器组件的功率重量比——这对轨道接收器是非常重要的考虑因素——且由于从需要支撑较重的低效的接收器的较大结构部件引入了额外的屏蔽问题而损害了系统性能。浪费的活动接收器面积还意味着为了从组份电池中产生同样的额定输出而需要较大的镜子。

但相反，对于组装有聚光片子模块太阳能电池的多行接收器，假设聚光片的组份细长太阳能电池分别为50mm和100mm长，在片的行之间有2mm的间距，则相应结构可以获得96％至98％的聚集太阳光利用率。除了沿接收器长度的热应力，对于高达系统电压长度的聚光片组件的有效长度或实际长度没有物理限制。因此，与传统的聚光器接收器的情况不同，不需要电池之间的频繁的间隔。聚光片提供了良好的面积利用率，消除了浪费的接收器和封装材料，且显著地增大了接收器组件地有效功率重量比，如前所述，功率重量比对于轨道接收器是非常重要的考虑因素，而且通过减小支撑更轻、更有效的接收器所需的结构部件的尺寸来减少屏蔽问题，从而进一步增强了系统性能。回收的活动接收器面积也意味着需要更小的镜子，从而从组分电池产生相同的额定输出。可选地，可以通过使用标准镜子上地聚光片接收器来提高系统性能，或者通过使用质量较差的更便宜的镜子在不损害性能的前提下降低成本。

在聚光器应用中使用聚光片子模块特别有利，其中多个镜子或宽面境把光反射到单独的固定接收器上。在这样的应用中，每行聚光片将在纵向(即沿着接收器的长度)中具有非常均匀的光强或光通量，虽然对于跨越接收器宽度的每一行来说，光照水平可能不同。

在使用宽面境或多个镜子的应用中，如果使用传统的聚光太阳能电池，难以控制串联阻抗、管理与宽接收器的宽度上的非均匀照射相关的问题、最小化行和电池之间的浪费空间。由于上述原因，对于在此描述的细长太阳能电池聚光片子模块则不是这样的情况。

在此描述的片和聚光片的另一个优点是由于其通过细长太阳能电池形成，接收器电压可以很大，从而可以去除与光伏系统相连的变流器(用于将DC电流转换为AC电流)的电压增频变换阶段。另一个优点是每个片或聚光片可以分别与其他片或聚光片、或者片或聚光片的组并联电操作。可选地，一组片或聚光片可以串联连接，这样形成的组可以与其他组并联。由于利用细长太阳能电池组件可以快速建立电压，因此用相对短的片或聚光片的串/行或者相对小的太阳能模块或者长度相对短的聚光器接收器来达到系统电压是可能和可行的，而且在中等尺寸的太阳能模块或聚光器接收器中达到几倍至多倍系统电压当然也是可行的。这意味着太阳能模块内或者沿着聚光器接收器的长度的多个串/行可以并联延伸，而不是像一般普遍要求的那样串联延伸传统的太阳能模块以建立电压。与在类似条件下运行的传统的太阳能模块相比，并联延伸太阳能模块的子部分对于可以极大地降低或消除对保护性旁路二极管的需求的反偏压保护非常有利，而且其极大地减小由于部分屏蔽引起的系统性能损耗。

在平板太阳能模块的情况下，在片之间以及片的串之间可以并联连接显著的降低了非均匀照射对模块输出的影响，这种非均匀照射由例如模块表面上的碎片引起的部分屏蔽或建筑物侵入阴影引起。

显然，在此描述的片或聚光片明显优于细长太阳能电池的现有使用，特别是在聚光器的应用上，显著优于在传统的太阳能电池在平板收集器中的使用。特别地，通过使用通常包括几十至几百个独立的细长电池的细长太阳能电池片或聚光片，避免一个一个地将细长电池布置在太阳能模块或聚光接收器中。此外，利用在此描述的高性能、高面积效率的细长片和细长聚光片子模块组件，避免大尺寸面积上的单个的相邻、相接、或邻接的细长太阳能电池之间的电互连所要求的精确布置和材料。另一个更重要的优点是不需要用于形成电互连的支撑衬底或部件、这些衬底或部件的制备、以及支撑部件或衬底的对齐。另一个优点是可以组装高面积效率的子模块片组件，提高包含细长太阳能电池的太阳能模块的效率，从而降低模块功率输出的以美元计算的每瓦特模块材料成本。

由于每个片或聚光片很小，细长太阳能电池或细长衬底可以在机械夹具中便宜地组装，机械夹具提供组件的足够精确的布置。此外，可以相对简单地实现片和聚光片子模块中的组份细长太阳能电池或细长衬底之间的电互连，而没有在细长太阳能电池被事先连接到支撑玻璃衬底的情况下与处理、定位、热容的限制相关的问题，而对于一些现有技术中的包括细长太阳能电池的太阳能模块就是这样的情况。然后，可以配置其中在子组件结构中包含有电互连的需要数量的片或聚光片，以形成分别具有理想的形状、面积、电流和电压特性、以及相关输出功率的太阳能模块或聚光器接收器。在焊接工艺专利申请中描述了用于在形成片或聚光片子模块组件的细长太阳能电池之间建立模块组件的电互连的方法和工艺。该申请还描述了用于形成高面积效率的细长子模块组件的几种其他的方法和工艺，其中的细长子模块组件只利用传统的材料，而没有除导电材料以外的额外的结构或支撑部件，用于建立电互连的导电材料优选地为焊料或无铅焊料，虽然其他的导电浆料、环氧树脂、弹性体或硅树脂也是可以的。

类似优点涉及由细长太阳能电池片或聚光片形成太阳能小型模块。小型模块是利用人造光(偶尔是太阳光)来为家用电器供能或给小电池充电以及提供通常大于单独的太阳能电池所提供的适当电压的小型光伏模块。

在此描述的片可以封装和安装在柔性材料上，例如聚碳酸酯薄膜，以

为例的氟化聚合物薄膜，以

为例的聚乙烯薄膜，以

为例的聚酰亚胺薄膜，全部是根据特别应用所要求的片、薄膜、或带的形式，以通过利用薄的细长太阳能电池的柔性来形成柔性光伏模块。对本领域技术人员显而易见的是，很大范围的适当材料以及这些材料的组合，无论是传统的还是非传统的，包括焊料、无铅焊料、粘合剂与导电粘合剂、以及柔性导电粘合剂，都可以用于形成在此描述的细长片和聚光片子模块组件。

另一种利用通过薄的柔性细长太阳能电池制造的片和聚光片的柔性的方法是在刚性弯曲支撑结构上保形安装片或聚光片。实际上，利用传统太阳能电池不可能达到这样的目的，如果可能，利用用于细长太阳能电池的某种形式的自动“拾取布置机”也很难达到这样的目的。可选地，片或聚光片可以安装在平坦的支撑结构上，然后再被弯曲成想要的形状。

可以制造弯曲的接收器对于线性聚光器接收器来说具有重要的性能优点。由于聚集光以垂直入射到接收器和内部聚光片子模块的弯曲表面的方式照射在接收器表面的每一处，因此不仅消除了余弦损耗(该损耗对于宽面镜或短焦距系统很大)，而且来自接收器的前表面的Fresnel反射也被最小化。虽然这些损耗总是与角度成比例且只是角度的函数，但是对于高强度来说，能量损耗的绝对值确实变得很大。

用于细长片子模块的适当的支撑结构的例子是应用于建筑中的曲面玻璃。近来聚合物技术的发展也提供了UV稳定聚合物和例如

聚碳酸酯以及UV稳定的丙烯酸树脂材料，这些材料适于包含弯曲细长片太阳能电池子模块的太阳能模块的建筑应用。

利用薄的细长太阳能电池片子组件的柔性的另一个应用例是将聚光片安装在由模压的铝或其他适当材料制造的弯曲的线性聚光器接收器上。这样做的一个好处是聚光片中的单个细长太阳能电池将接收接近垂直入射的光照，即使是来自于被线性聚光器光学元件的边缘区域反射或折射的太阳光。在通过薄的柔性细长太阳能电池来制造聚光片子模块的情况下，从柔性角度来说，电池和聚光片子模块的定向不重要。但是，从系统性能的角度说，聚光片子模块应当以细长太阳能电池的长轴横向于线性聚光器接收器的长轴的方式安装在接收器上，以最小化接收器上聚集光照通量变化的影响。细长太阳能电池片和聚光片的特别属性意味着子模块沿着以横向串联方式电连接的细长太阳能电池的长度处理光照通量变化比横向于细长电池处理光照通量变化强得多，横向于细长电池对应与串联连接的太阳能电池的行间的变化光照。

在此描述的细长太阳能电池片和聚光片还针对困难并提供在太阳能电池的制造工艺中可能出现的一些困难的解决方案，其中可能不便或难以在小的太阳能电池上执行某些电池处理步骤。例如，如Sliver专利申请中所述，可能难以用金属处理细长太阳能电池的一个表面以在一个表面上形成反射，直到细长电池从形成该电池的硅晶片的剩余部分除去。另一个例子是对细长太阳能电池应用抗反射层，在一些情况下，在已经完成电极金属涂敷之后执行该应用更方便。但是，这带来抗反射层将覆盖电极金属涂敷的风险，其难以建立每个电池的电连接。如果选定了形成细长太阳能电池片或聚光片的适当材料，以抗反射层和反射层为例的层可以在细长太阳能电池片和聚光片已经被组装且电互连时，或者在细长衬底片或聚光片为了后续的电池处理步骤已经被组装且电互连为预制模块之中或之后，通过蒸镀、化学气相沉积、喷射沉积、或其他方法来沉积。

类似地，细长太阳能电池片和聚光片子模块可以提供用于组份太阳能电池的表面电钝化的更方便的方法。有时利用例如通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积的氮化硅材料或者通过在电池表面上沉积无定形硅来执行电钝化。这些层免去了为获得良好的表面钝化而进行高温处理的需要。在一些情况下，主要由于PECVD氮化物不是适形的(conformal)工艺，因此普通的细长太阳能电池处理中难以或不能执行这样的步骤。

作为后组装细长太阳能电池子模块组件处理的用途的一个特例，通过PECVD沉积氮化硅不是适形的。因此，在细长太阳能电池连接在硅晶片的其他部分时，难以成功地对一些形式的细长太阳能电池的表面涂层。但是，在包含这种特殊类型的细长太阳能电池的细长太阳能电池片和聚光片子模块的组装之中或之后，可以成功地执行该工艺。

用于形成细长太阳能电池片和聚光片的细长太阳能电池可以被制造为几种类型或类别。这些类别包括：薄的细长太阳能电池，其中“薄的”太阳能电池在150微米厚以下，或者仅薄于传统晶片；薄的双面细长太阳能电池，其中电池电极位于电池的边缘上；薄的细长单面太阳能电池，其中电极位于太阳能的面或部分位于太阳能的面上；薄的细长单面太阳能电池，其中电极位于太阳能电池的面或边缘的某些组合上；厚的太阳能电池，其中“厚的”太阳能电池被定义为大于或等于150微米厚的太阳能电池，或者仅与构造该电池的传统晶片的厚度相同；厚的细长双面太阳能电池，其中电池电极位于电池的边缘上；厚的细长单面太阳能电池，其中电极位于太阳能的面或部分位于太阳能的面上；厚的细长单面太阳能电池，其中电极位于太阳能电池的面和边缘的某些组合上。

太阳能电池子模块组件，例如包括细长太阳能电池的细长太阳能电池片或聚光片，具有使这些组件区别于传统的电池和传统的电池子组件的几种不同特性。

例如，在多数情况下，细长太阳能电池被包含在基本为平面的结构中。细长太阳能电池被组织在一维线性阵列或纵向平行的电池的行中，其中对准电池从而电池的纵轴横向于通常被定义为电压建立方向的线性阵列的方向。这使一个电池的电极边与相邻电池的电极边相邻。这与由传统电池组装的多数器件或者由小面积切片传统电池组装的器件相反，对于由小面积切片传统电池组装的器件，传统电池或切片传统电池的组装的目的主要是为了建立适合为小型或便携式的低功率电子器件(例如计算器)供电或为低功率电池充电器(例如移动电话充电器或便携式音乐播放器电池充电器)供电的器件输出电压。在这样的器件中，电池通常是正方形或近似正方形，且经常被组织在二维平面阵列中。

形成高面积效率的细长太阳能电池片和聚光片的细长太阳能电池被固定在相对于相邻电池的位置上，其中均匀或近似均匀或重复式样的电池使暴露在光照下的细长太阳能电池的活动表面积相对于被片或聚光片子模块占据的全部面积或区域最大化，通过这样的方式或结构形成子模块组件的线性阵列。使相邻电池之间和相邻子模块之间的间距最小化的目的是使太阳能模块的任何给定面积中的细长太阳能电池的表面积最大，从而使每单位模块面积的模块的功率输出最大。在平板的情况下，利用双面细长太阳能电池片子模块来构造传统安装的太阳能模块。这种紧密包装结构牺牲了双面细长太阳能电池的优点，换取功率输出的最大化。但是，在双面太阳能模块的情况下，这些电池的两面都被充分利用，且双面模块的每单位面积的功率输出也被最大化。

与传统的太阳能电池相比，由细长太阳能电池片子模块构造的模块可以产生很高的每单位面积电压。由于电压可以以每线性毫米大约一伏的速度被建立，而传统模块中的速度通常是每十至三十线性厘米大约一伏，因此基于细长太阳能电池片子模块的小PV安装也可以在足够高的电压下运行从而可以去除电压增频变换阶段，同时显著降低与传统太阳能模块中使用的低电压、高电流的传统电池和母线的载流能力要求，而这正是传统的PV模块阵列的严重缺陷。

此外，由细长太阳能电池片装子模块构造的模块内的子模块组件电池阵列的大部分面积可以并联操作，同时保持高模块输出电压。通过局部屏蔽损耗的降低，不需要旁路二极管保护的太阳能模块反偏压操作的出现频率和程度的降低，以及其他益处，例如与传统电池和模块相比，电池导热率导致的低模块和电池操作损耗，本发明在年能量输出方面提供了显著进步。

形成细长太阳能电池片和聚光片子模块组件的多个细长电池优选地以整体方式电互连，从而细长太阳能电池片和聚光片子模块组件中的组分细长电池之间的电互连是全面和完整的，因此除了片或聚光片子模块组件本身之间的电连接、子模块片或聚光片到母线的电连接、或子模块与母线的子模块组或阵列或者子模块组与其他子模块组之间的电连接，在组装子模块以形成太阳能模块时，在组分电池之间不再需要子模块组件内的其他内部电互连。

多个细长电池的基本平面阵列结构可以被组装成功能片或聚光片子模块，除了形成相邻细长太阳能电池之间的电互连的导电材料以外，不需要外部的或额外的支撑结构或物理支撑部件。

在需要热沉组分太阳能电池的光伏模块应用中，例如在聚光器系统中，细长太阳能电池可以通过电池表面或者电池阵列的金属涂敷部分(例如接触带804)热连接到热沉。在聚光片子模块组件中，如图9中显示的组件，可以利用导热粘合剂或很薄的传统粘合剂的层来实现电池101与热沉903之间的热连接，从而热阻足够小，或者通过用于在细长太阳能电池101之间以及细长太阳能电池101与安装或热沉连接衬底901和热沉903之间产生电连接201的材料来实现该热连接。特别地，可以利用上述的以及焊接工艺专利申请中的焊接工艺建立电互连201，焊接工艺专利申请中的焊接工艺也在细长太阳能电池与安装衬底901或热沉903之间建立细长太阳能电池的良好热接触。薄的电绝缘层的使用允许太阳能电池与热沉之间的良好热连接，而不需要提供细长电池与横梁或衬底之间的电传导。一种这样的理想的薄的电绝缘层时在硅晶片的表面上生长的氧化层。硅晶片，或硅晶片的一部分，用于向热沉传热。氧化层可以被涂敷金属，金属通过氧化硅层与晶片衬底电绝缘，并且金属表面优选地利用焊料以电绝缘的方式来热连接片阵列的金属导体与硅，从而热连接热沉。可选地，聚光片的后表面可以具有靠近电池的中线附近、位于太阳能电池氧化物或氧化物/氮化物钝化堆叠上的沿细长电池长度方向延伸的连续或半连续的金属涂敷线。该金属涂敷通过上述焊料连接到热沉。这一工艺的特别优点包括易于建立良好的热传递路径，易于保证导热路径是电绝缘的，通过独立的路径，易于在相同的焊接工艺中提供电和热的互连。

硅是高导热材料。即使在被聚集的太阳光照射时，也不必使细长太阳能电池或细长片子模块的一个表面的全部直接连接到热沉。热将横跨片子模块组件沿着组分细长太阳能电池的长度传导到热沉形成的区域。在细长太阳能电池边-边电连接的情况下，例如在片或聚光片子模块中，不是每个细长太阳能电池均需要连接到热沉。热量可以通过电互连从一个细长太阳能电池流动到热连接到热沉的相邻的细长太阳能电池。在一些情况下，热量可以以这种方式流动，即穿过几个细长太阳能电池直到到达连接到热沉的电池。

参考图9，细长太阳能电池101设置在片阵列中，且安装在导热衬底或热沉901上。衬底901优选地由硅或其他高导热材料制成，材料具有基本上于细长太阳能电池101相当的热膨胀系数。可选地，衬底可以是低膨胀金属，例如Copal金属，或者其他低热膨胀的金属。衬底901结合到具有凹陷或腔904的导热凸起903。热交换流体(例如空气、水、乙二醇等)可以在腔904中循环。图9中显示的细长太阳能电池子系统组件可用作双面太阳能聚光系统中的基于片的子模块组件微型接收器。根据电压输出的要求，这种子系统可以包含设置在任意长度的片阵列中的任意数量的细长太阳能电池。

片的电连接的形成

利用可以同时处理相对大量器件的方法，可以简化细长太阳能电池和细长衬底的分离、处理、和组装复杂性。同时检测、传送和组装是在此描述的高效率片以及在浮板专利申请中描述的低效率浮板、网眼浮板以及舟背后的另一动因。在焊接工艺申请文件中提供了用于片和聚光片子组件以及细长衬底预制组件的优选的电互连方法的细节。

下面描述带状夹、细长电池和细长衬底片、细长聚光片、细长聚光衬底片的带状化的细节，以及片与片的电连接和片与母线的电连接的互连方法。

参考图12，片与片的电互连夹1701电互连和物理互连两个细长太阳能电池片。夹子1701的上表面和下表面在电极202和203的上方和下方以及在片的端部被电连接在一起的细长太阳能电池101或细长衬底101的一小部分表面的上方和下方1801延伸。上表面1701和下表面1801上的带用于定位和保持两个结合的片表面，沿着电极202和203的方向延伸的指部用于通过毛细管作用把焊料抽取到夹子1701的指部的端部，沿着各个电极并在结合的片子模块之间提供牢固的结合。

夹子1701储存在粘合带送料机上，从下方向送料机输送片的串单元，如下所述。在图13中显示了夹子1701的更多细节，其不是图12中显示的片与片的电互连夹1701的成比例示意平面图。实际上，夹子在电池或衬底101的顶部和底部1801下方延伸不超过100μm。在该示意图中，电极显示的很厚，实际厚度是2至5μm的数量级，而夹子1701的长度是3至5mm的数量级。通过在单一操作中冲压铜片或箔来形成夹子，从而在垂直于箔的纵轴的方向中形成部分跨越细长矩形箔的相对的平行切口对(在本例中为四个)。这些切口限定(在这种情况下为十个)对应的在交互方向中变形的相对的带的对。一旦形成，夹子1701即被储存在粘合带表面上的滚轮中，其方式类似于被设计送入拾取放置机中的一些电子器件所使用的方式。夹子的上表面和下表面是互补的，可以在单一操作中冲压。在一些情况下，夹子的长度可以延长，且可以具有超过一个周期的互补翼片，相应的，两个翼片位于片的上方，两个翼片位于片的下方，(在此显示的是一个半周期)在电极202和203的上方和下方以及在片的端部被电连接在一起的细长太阳能电池101或细长衬底101的一小部分表面的上方和下方延伸。图13中的虚线显示位于结合片的下表面的三个带(一个半周期)的互补程度。

参考图14，其是片与片电互连夹1701的剖面示意图，夹子1701被焊接定位且电互连电极202和203。焊料201填充夹子内表面与电极之间的腔，提供良好的电互连并且通过单个的物理结构牢固地连接两个结合片。夹子1701的上表面和下表面以带1801的形式在电极的上方和下方延伸，并且细长太阳能电池或细长衬底的一小部分表面在片的端部以细指状形式沿着被电连接在一起的片的电极表面延伸。在一些夹子的实施方式中，可以省略这些指状部分。夹子1701的带部分1801不为结合提供物理强度，在焊接操作之前，只用于辅助组装操作，作为引导以一起填充两个结合的片。上表面和下表面上的带用于在焊接之前定位并保持两个结合的片表面，并且指状部分沿着平行于夹子的中心垂直部分并与夹子的中心垂直部分成直线的电极方向延伸，用以通过毛细管作用把焊料抽取到指的端部，从而提供更牢固的结合。图中显示焊料201填充电极与夹子的内表面之间的腔。

有利地，片与片连接夹可以包括分别邻近片子模块或预制模块中的细长太阳能电池或细长衬底的端电极的两个焊接部分之间的柔性部分。图15中显示了一种这样的结构。分别邻近片子模块或预制模块中的细长太阳能电池或细长衬底的端电极202和203的两个焊接部分之间的柔性部分2001用于在太阳能模块中被串在一起的细长片之间的压力释放和膨胀结合。图15中显示的三个周期的小振幅褶皱只用于说明的目的。压力释放部分的实际长度、周期、和振幅取决于模块材料、单个片子组件的长度、以及行中子组件的数量。影响连接夹的具体设计的其他因素是夹的载流容量要求，振幅限制——取决于是否应用于双玻璃模块、双面模块、具有Tedlar基底的单玻璃模块、柔性模块、或小型模块中。此外，铜箔的厚度由夹子的整体宽度确定，而夹子的整体宽度受到细长电极的长度中的差异膨胀的考虑因素限制。这些互相抵触的要求确定了最终的夹子尺寸。对于一般的单玻璃模块中的双面电池封装，适当的夹子具有长度为5mm的电极触点和通过45计量至50计量(英国标准计量)的薄片冲压成的长度为2.5mm的压力释放部分，其中45计量至50计量大约为70μm至25μm厚(在英制系统中，计量越大，材料越薄)。如图21和22中的平面侧视图和剖面侧视图所示，其中显示了片与母线电互连夹2001的示意性平面图，其最终用于细长片太阳能电池的行或串的端部，以电连接包含片子模块组件的太阳能电池模块的行与母线。一行中末尾的片101的侧面上的夹子2001的上表面和下表面在电极202的上方和下方以及片的端部处的细长太阳能电池101或细长衬底101的一小部分表面的上方和下方延伸，同时在夹子2001的相对侧面上，延伸出脚部2002以接收到母线的电连接，其中脚部2002在此显示为预先镀有锡焊盘2002。夹子2001的上表面和下表面处的带用于在组装操作中定位并保持行中的末尾的片的结合表面：在焊接结束后，其没有效用，也不提供任何结构性支撑。沿着电极方向延伸的指状部分用于通过毛细管作用将焊料201抽取到指的端部，以提供到远处的片电极表面的牢固结合。

虽然对于特定的应用，单个连接夹的确切结构将取决于上述要求，但是夹子具有以下特征：

(i)夹子通过单次冲压箔片形成；

(ii)夹子可以被简单、便宜、且可靠地传输到粘合带载体上的组装点，而不需要定位、拾取、或独立放置夹子；

(iii)一旦夹子被固定到两个相邻的细长片之间，则由于在焊接之前的预制串中夹子是自支撑的，因此可以移除带载体；

(iv)位于互连夹的任一端部的连接轭用作在片子模块组件的穿串中辅助定位和保持的引导件；

(v)优选地利用非接触、非预热的激光焊接方法在快速单个步骤中执行焊接操作；以及

(vi)整体的压力释放和膨胀结合从易碎的细长电池传递应力，从而保持子模块串的完整性。

为了使夹子适应各种应用而无需功能性再设计，有很大的设计参数空间。太阳能电池模块的母线(未显示)通常由预镀锡的铜制成，但是也可以由其他金属材料制成。铜由于其高导电性而成为优选，镀锡减轻母线表面的氧化，是优选的含银焊料，例如62/36/2/铅/锡/银焊料。但是，可以使用可选形式的焊料，包括无铅焊料范围内的任何焊料，并且镀锡也可以包括其他焊料，或其他可焊接的保护层或导电层。

可选地，细长片与连接夹之间的电互连可以通过施加导电材料，例如胶态微粒银膏、导电环氧树脂、导电硅树脂、导电油墨、或导电聚合物来形成。这些材料可以在夹子被定位之前或之后利用多种技术中的任意一种来沉积，包括模板印刷、丝网印刷、分配、气泵印刷(pump-printing)、喷墨印刷、或印模转移方法。可选地，可以通过焊料建立片互连，通过导电环氧树脂建立母线电连接。此外，可以执行混合互连；例如，通过焊接到导电环氧树脂或载银油墨材料，或者使用导电化合物来连接到焊接轨道或焊缝。

上述技术或这些技术的组合均可用于连接模块或片子模块的部分，或者独立的细长电池或细长衬底或片阵列的部分，与电互连模块的部分的母线或片互连夹。

在细长太阳能电池太阳能模块中，细长片直接连接到母线。由于温度变化，模块的各个部件中可能产生应力。晶体硅和玻璃的热膨胀系数分别是大约2.5x10^-6/℃和9x10^-6/℃。细片电池104与衬底102的膨胀和收缩速度相当，至少在系数二或三以内，因此可以通过简单的应力释放措施来解决。但是，以EVA为例的聚合物的热膨胀系数比玻璃大十倍左右。因此，对于双玻璃模块需要采取更有力的应力释放措施来解决所产生的差异热膨胀度，对于单玻璃模块更是如此。

在任何情况下，金属母线108的热膨胀系数基本上大于晶体硅和玻璃的热膨胀系数，其在17x10^-6/℃的数量级，当细长片的行连接到母线的长部分时，通过上述压力释放措施来解决这种差异。商业性光伏模块要经过可靠性检测，包括在-40℃至+90℃温度范围内的热循环，对于玻璃衬底和铜母线，这将导致模块的每米长度上1.04mm的总差异偏移。

在此描述的“片”形式的细长太阳能电池或细长衬底与浮片专利申请中被描述为舟的紧密间隔的浮片或细长器件的相邻阵列有关。但是，在此描述的片技术提供了一种以高面积效率结构组装和电互连细长太阳能电池而无需额外的支撑结构或材料的方法，以及一种以可靠、高效、简便的自动方式来互连相邻片的方法。

此外，下面描述用于在顺序工艺中检测和装箱多个细长太阳能电池的有效且可靠的方法，其可以在每个循环中处理50或可以高达100个细长太阳能电池。对于用于数据处理的高速并联系统，循环时间可以是3至5秒甚至更短的数量级，这意味着通过单行测试和装箱处理模块的细长太阳能电池的吞吐量在每秒钟10至30个细长器件的范围内。这是一个重要的数值，因为总标称为100MWp的制造设备将需要处理每秒钟150至200个的细长太阳能电池。在细长太阳能电池技术的商业化生产中，对于检测和装箱，速度、效率、可靠性、以及简单有效的工艺是重要的元素。此外包括输入和输出功能的整条生产线非常紧凑，可以容易地安装在办公室尺寸的区域里。一组十台这样的机器只需要五个共享的输入和输出装置并可以为100MWp的制造设备提供服务，且具有足够的可靠性冗余的余地。

参考图19，真空装置2204的拾取头2203从如浮片专利申请中所描述的缓冲存储容器或盒2201的阵列中抽取由正确定向、正确间隔的细长太阳能电池101组成的平面阵列。图20显示多堆叠盒中的单堆叠盒或单堆叠的一部分的平面图和剖面图。图中显示保持和逆转从设备中抽取的细片的方法。如浮片专利申请中所述，这种方法依赖于这种形式的细长太阳能电池或细长衬底的内在柔性。

单堆叠盒或大量单堆叠器件存储单元的数量优选地等于形成片或聚光片子模块所需地设备数的n分之一。在这种情况下，子模块中的器件总数除以整数“n”没有余数，因此利用“n”次重复分离和组装操作从单个或成组的单堆叠盒中构造子模块阵列，并且每个连续的布置被偏移器件的宽度加上对应于电互连厚度的间距。

可选地，可以从具有理想堆叠间距的多堆叠盒抽取电池。根据最终的片或聚光片单元中所需要的器件位置间隔或间距来选择堆叠的间距(即堆叠之间的间隔)。例如如图21所示，电池的平面阵列被引入到多工位测试台上。以“自上而下”的方式来执行该整个操作是有利的。例如，从盒阵列的底部抽取器件阵列，在盒阵列的底部，每个阵列堆叠中的器件堆叠被重量而不是如图所示的弹簧固定。类似原理也适用于组装部分，以及盒的分离、缓冲存储以及载入。在浮片专利文件中详细描述了该方法。

优选地，测试台采用的光源2302是“日光”LED阵列，选择LED混色以提供与Global AM1.5太阳光谱接近的光谱。可选地，可以利用参考电池将太阳能电池反应校准到源光谱。类似地，光源可以是商业化的氙气闪光单元，其便宜、可靠、且寿命长。第三种选择是石英卤素光源，但是其也产生大量的废热，当测试具有很低热质的高效太阳能电池时，可能出现问题。

被真空头2203传送并引入的细长太阳能电池101的阵列接合电流和电压触点2301的阵列。为每个细长太阳能电池获得IV曲线。对于已校准的产品，这可以非常迅速地完成，因为为了限定细长电池的性能从而为电池确定特定的箱，为建立开路电压、短路电流和最大功率点，只需要很少的数据点。

运送被检测和被限定的细长太阳能电池101的阵列的真空传送头2203移动到由单堆叠储存盒2401构成的第一“箱”，如图22所示。具有与该箱的要求相匹配的性能参数的细长太阳能电池被单独地同时保留在各个单个储存盒中。例如，图22中最左侧的堆叠具有比相邻的单堆叠盒多得多的被检测及分类的细长太阳能电池。用于模块的检测和装箱模块的控制系统记录放在每个单堆叠盒2401的工位中的单个器件的数量。当某个单堆叠盒装满时，其在真空头2203上没有堆叠阵列的循环周期内被移走并被空的单堆叠储存设备代替。

循环继续，真空头2203和部分被用尽的细长太阳能电池的阵列前进到下一个执行箱和细长太阳能电池单堆叠盒的阵列处。具有与该箱的要求相匹配的性能参数的细长太阳能电池被单独地同时保留在各个单个储存盒中。例如，在图22中右手边的箱的单堆叠盒阵列中，最左侧的堆叠具有比位于右侧的相邻的单堆叠盒少得多的被检测及分类的细长太阳能电池。用于模块的检测和装箱模块的控制系统记录放在每个按性能装箱工位的每个单堆叠盒2401中的单个器件的数量。当某个单堆叠盒装满时，其在真空头2203上没有堆叠阵列的循环周期内被移走并被空的单堆叠储存设备代替。

循环继续，真空头2203的序列沿着测试装箱模块的生产线前进，以下事项出现在每个处理循环：

(i)当序列中的每个真空头开始在特定方向(在所述实施例中向右)中移动时，处理循环被人为定义为“开始”

(ii)在循环开始时，新的头从左侧靠近，并被定位在包含未检测的细长太阳能电池的单堆叠盒的阵列上方；

(iii)在循环开始时，直线序列中的还未完成其拾取-测试-分类-放置序列(在这种情况下，真空头在下文中被定义为“活动”)且不处在回到生产线的起点的运动中(在这种情况下，真空头在下文中被定义为“非活动”)的真空头在该刚出现的、新“活动”头从左侧移入时向右移动一个工位；

(iv)序列中的每个活动头向下移动到从单堆叠盒的阵列中拾取的各个细长太阳能电池阵列处，或者移动到细长太阳能电池测试工位或形成位于各个真空头下方的形成性能箱的单堆叠盒的特定阵列处；

(v)执行各个细长太阳能电池阵列的拾取，细长太阳能电池阵列的测试，细长太阳能电池向单堆叠盒性能箱的传送；

(vi)序列中的每个活动头向上移动到从单堆叠盒的阵列中拾取的各个细长太阳能电池阵列上方的停靠位置，或者移动到细长太阳能电池测试工位或已经执行前一动作的形成位于各个真空头下方的形成性能箱的单堆叠盒的特定阵列处；以及

(vii)处理循环结束，进行某些互锁和系统完整性检测，然后重复循环以处理其他的细长太阳能电池。

在以上整个循环中有多个小循环，涉及移走满的被检测和分类的单堆叠盒以及随后的(离线)传送到适当的储存位置；用空的单堆叠储存盒代替被移走的满的单堆叠储存盒进入测试箱阵列中；移走空的多堆叠盒，并用装满细长太阳能电池的多堆叠盒来代替，以准备测试。

真空头阵列上升到停靠位置并沿着生产线移动到单独的同步事件轨迹中的后续停靠位置，在整个循环中的这一部分同时执行上述小循环功能中的每一个。每个补充或移除操作都涉及进料设备或储存设备的简单、一维路线移动，其优选地由置换设备致动，分别在每一设备上单独同步线性运动。从生产线移走的进料或储存设备可以被异步传送到其各自的目的地。有足够的时间来传送被移走的盒以及补充新的等候被引入生产线的盒。每个盒在每个堆叠中容纳有一千至几千数量的细长太阳能电池，但是可以调节盒以容纳数千个细长太阳能电池。当传送速度为每三至五秒一个电池时，储存或供给设备不需要频繁处理。

有利地，测试、分类、装箱生产线模块中的细长太阳能电池的吞吐量是与并行性紧密相关的函数。拾取两个电池的阵列比拾取单个电池要麻烦一些。此外，可以在零时间损失或没有浪费的生产线移动的情况下平行执行拾取、测试、分类、传送和装箱的所有功能。另一个优点是根据性能被装箱的电池被放在单堆叠盒中的缓冲储存器中，其可用于形成任何需要的细长太阳能电池阵列子模块组件，包括浮片、网眼浮片、舟、片和聚光片，而不需要中间处理。

对于单个子模块的效率相对不重要的较小子模块器件，单个细长太阳能电池的性能也相对不重要。但是，对于包含更多电池的高性能片子模块组件，高性能要求需要良好匹配的电池，而上述方法正提供了便宜、快速、高效、以及有效的提供大范围的良好匹配的电池的方式，其具有所要求的良好性能的阵列网格。

这里需要注意的是这种测试和装箱方法的一个重要的有利特征是：就好像在被传送、测试和装箱的电池阵列中增加一个额外的细长太阳能电池只需要可忽略不计的额外的处理成本一样，增加额外的测试装箱分类也只需要可忽略不计的处理成本。额外的箱需要额外的真空头、控制系统和数据记录，但是对于完整的整个循环，不增加单独的步骤工艺时间或间隔时间。因此，通过增加额外的性能分类来减小按性能装箱的间隔尺寸(granularity)并因此提高产量和模块性能完全不需要吞吐量成本。

细长片子模块和预制模块的形成

真空装置2204的拾取头2203从缓冲单堆叠储存盒2401的阵列中抽取由正确定向、正确间隔的细长太阳能电池101组成的平面阵列。在浮片专利文件中提供了用于处理和加工细长衬底和太阳能电池的方法和工艺的其他细节。在该申请中描述的具体方法包括将细长太阳能电池组装成特定形式的组件的方法，这些特别形式的组件分别被称为浮片、网眼浮片和舟。通过对于零间隔组件和不具有额外的结构性部件的组件来调整这些方法，可以便捷地调整这些方法以形成细长太阳能电池片子模块和细长衬底片预制模块。

在此描述细长片设计的其他细节，分离、处理和组装细长器件以形成细长太阳能电池片、细长太阳能电池聚光片和细长衬底片的方法，细长太阳能电池片中或之间以及在细长衬底片中或之间的电互连的设计，在细长太阳能电池片中的相邻细长太阳能电池之间建立电互连以及在细长衬底片预制模块中的细长衬底之间建立电互连的方法，在不存在晶片架时在阵列中包含细长器件的方法。

下面描述在除基本电互连材料之外没有额外的支撑部件或结构的情况下，组装以及电互连上述细长“片”组件以在细长太阳能电池或细长衬底的相邻阵列或部分相邻阵列中限定细长太阳能电池或细长衬底的方法。

“片”形式的细长太阳能电池或细长衬底器件与浮片专利申请中被称作“舟”的紧密间隔“浮片”或细长器件的相邻阵列有关。但是，在此描述的片技术提供了组装和电互连高面积效率结构中的不含有额外的支撑结构或材料的被检测、分级或装箱的细长太阳能电池的方法，并且提供了以可靠、高效、简单的自动方式互连相邻片的方法。

此外，在此描述的高效可靠的方法由于抽取被检测和装箱的细长太阳能电池的阵列，组装顺序处理中的多个被检测和装箱的细长太阳能电池或者其阵列，其中该顺序处理在每个循环中可以处置量级为50或可以高达100或更多个细长太阳能电池。循环时间可以是3至5秒的数量级，对于高速系统还可以更短。但是，对于上述测试方法，用每个时间间隔输出的细长太阳能电池或完整的片的数量来度量的高吞吐量是通过成本很低的处理和组装工艺中的并行来实现的，而不是强调每个操作的速度。“并行处理概念”在子模块片产品的“块拾取和放置”抽取以及组装和电互连处理阶段达到的细长太阳能电池的吞吐量是每秒10至30个细长器件。如前所述，这是一个重要的数值，因为总标称为100MWp的制造设备将需要处理每秒钟150至200个细长太阳能电池。

“块”或“并行”处置和处理已经成为基于在此描述的细长太阳能电池的细长太阳能电池的分离、处理、储存、检测、装箱、阵列组装、电互连、穿串、以及太阳能模块组装的开发背后的主题和指导性原理。细长太阳能模块的制造和组装涉及大量低成本器件的制造、处理和组装，而传统的太阳能模块的制造和组装涉及少量的相对昂贵的器件的制造、处理和组装。在此描述的方法和工艺的速度、效率和可靠性是并行吞吐量生产线方法的函数，其利用简单便宜的工艺和设备，为简单、可靠、长期操作而不是昂贵、快速、高维护费用、高科技设备而设计。在许多情况下，生产线模块或处理模块，例如分离和器件储存，以及组装工艺中的一些元素，可以通过手工可靠且简便地操作。在单次操作中每秒钟接合并移动100个细长太阳能电池比试图在每次操作中在10ms内接合并移动单个细长太阳能电池有效得多。

参考图23，真空装置2204的拾取头2203从缓冲单堆叠储存盒2401的阵列中抽取由正确定向、正确间隔的细长太阳能电池101组成的平面阵列。可选地，可以从具有理想堆叠间距的多堆叠盒中抽取电池101。电池的平面阵列被引入到组装夹具2701并与其接合，组装夹具2701包括真空阵列(未显示)以保持被引入的细长太阳能电池阵列的方向和相对位置。

可选且优选地，如图28所示，被引入的细长太阳能电池101的阵列100通过压板3400的保持部件3402被保持定位。每个保持部件3402通过安装在铰链3408上的臂3406被连接到压板3400的底部3404，从而保持部件3402可以在细长太阳能电池101被定位到压板底部3404上之后被旋转到与细长太阳能电池101的上表面相接合的位置。在可选的压板中，在压板的每一端设置具有交错凸起或指部的两个保持部件，从而第一保持部件的互相间隔的指部托住第一被引入的双倍间隔的细长太阳能电池101的阵列，与第一保持部件的指部交错的第二保持部件的互相间隔的指部托住第二被引入的阵列部分。为阵列中两端的细长太阳能电池复制这种结构。在通过三个步骤组装片阵列的情况下，类似结构具有三个在压板的每个端部具有交错凸起或指部的保持元件，并且具有三个组装阶段，其中用于组装阵列中的每第三个电池的每个阶段以同样的方式进行。

参考图24，其显示两阶段的双倍间距单堆叠阵列或多堆叠双倍间距阵列的组装操作的第二部分。通过真空头2203抽取第二半阵列并将其放在组装夹具2701上，该第二半阵列填充从组装夹具上放下的第一半阵列左侧的奇数间隔。真空保持件或优选的前面描述的摆动保持部件3402保持该第二半奇数间隔的阵列。选择5μm至20μm数量级的边电极之间的间隔以提供细长电池之间的间隙以及用于优选地通过上述选择性波峰焊工艺3001来施加的电互连的空间，其中边电极之间的间隔根据计算了所有组装和处理公差的间隙空间来度量。对于具有预镀锡电极的细长太阳能电池的情况，也是在计算了所有处理和放置公差后进行度量的器件之间的间隔较小，在5μm至10μm的数量级，并且通过在回流操作中表面薄层堆焊(sweating)所有的相邻器件来实现电互连。

无论使用选择性波峰焊还是回流操作，都通过相同的组装夹具来传送片器件，以建立电互连。在绕轴旋转180°的传送带上沿着传送带移动的方向传送组装夹具，从而组件夹具被倒转通过选择性波峰焊接机喷嘴3001，如图25中示意性地显示。

建立电互连之后，片太阳能电池子模块组件或片组件在结构上是完整的，其被储存在片堆叠盒中以准备传输到下一个处理阶段，如图26所示。该片盒3101的片“分离堆叠”结构只是将浮片专利申请中描述的单细长器件分离堆叠结构2201变得更宽，如图20所示，其依靠细长太阳能电池和细长衬底的内在柔性来实现其操作的简单性和可靠性。

在细长衬底片的情况下(即衬底还未被处理为在其中形成功能性太阳能电池)，下一阶段是低温电池处理的第一步骤。在细长太阳能电池片的情况下，下一步骤是将相邻的细长太阳能电池片子模块组件组装并电互连成串联或并联连接的行，其与母线连接件一起准备封装到太阳能模块中。

参考图27，片“分离堆叠”结构将细长太阳能电池片投在传送带上。如果片是一行片中的第一个，则片与母线的连接器在第二滚轮上被填加粘合胶带，并且片被引导到夹子中。通过片的向前运动，胶带从夹子上被剥落，直到片的后边缘到达片与片连接夹的位置。在这一阶段，夹子处在用于激光焊接操作的位置。同时，第二片被分离堆叠并被投到传送带上，当焊接工艺结束时，第二片向前移动以接合夹子，该夹子已经被剥离了粘合胶带并被推到第一片的后边缘上。处理循环继续，直到获得理想长度的片，在这一阶段，通过片与母线连接器来终止片的行。行的串被移动到模块暂停(lay-up)区，并准备连接到母线，而且行的串被移动到最终暂停区以准备封装。

片的行的组装生产线采用传统电池处置和处理方法的改装以及细长片处置方法的改装。该工艺完全是柔性的，可以形成串联互连和并联互连地任意组合。例如，通过简单地使用两个背靠背的片与母线互连器而不是一般的片与片连接器，片的每隔一个被串联连接的行可以与相邻的串联的行并联互连，其中公共的母线连接被连接到片的相邻的串联连接的行上的相应位置。通过这种方式，在一行中被串联连接的每个片(或“串”)也被并联连接到片的相邻的行(或“串”)中的对应片上。

虽然已经参考在此被称为“片”组件或子模块的特定形式的组件描述了电互连和组装工艺，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些工艺也可以应用于其他形式的细长衬底或太阳能电池，浮片专利申请中就描述了一些这样的组件。此外，在此描述的工艺提供了制造细长太阳能电池片子模块组件、细长衬底焊接片预制模块组件、以及细长太阳能电池焊接聚光片的制造方法，其特性如上所述。

特别地，在此描述的工艺提供了组装、电连接、以及建立多个细长太阳能电池的物理结构的方法，以利用与现有技术中的细片或厚板细长太阳能电池组件的要求相比少得多的步骤数形成高面积效率的子组件，且不会在组件以及以后的太阳能模块中引入或使用任何粘合剂或非标准材料。

在此描述的方法、结构和工艺在组装工艺中保持细长太阳能电池的方向和极性，极大地简化了细长太阳能电池组件的处置和处理以及随后的光伏模块的组装工艺，通过数量大大减少的单个组件以及所需的处理步骤制造了易于处置的焊接片子模块，允许简单地使用传统的光伏模块组装设备来处置和串起细长太阳能电池焊接片，并且允许在细片太阳能电池模块和窄电池太阳能模块的制造中仅使用传统的光伏模块材料。

前面只描述了本发明的一些实施例以及所述方法的相应优点。根据本说明书，对于本领域技术人员显而易见的是可以对设备类型和规格、工艺参数和材料、工艺步骤和细节的替换和改变进行多种变化，其不偏离参考附图在此描述的本发明的精神和范围。

Claims (71)

1、一种用于光伏器件的衬底组件，所述组件包括细长半导体衬底的阵列，每个细长衬底具有由纵向边界定的相对的面，所述细长衬底通过设置在相邻的所述细长衬底的相对纵向边之间的导电材料被电互连并被保持在纵向平行的结构中，从而每个细长衬底的相对的面保持实质上完全暴露。

2、如权利要求1所述的组件，其中所述细长衬底包括太阳能电池，从而每个细长衬底的至少一个相对的面被调节为当暴露到光下时产生电流。

3、如权利要求2所述的组件，其中每个细长衬底的两个相对的面被调节为当暴露到光下时产生电流。

4、如权利要求1所述的组件，其中所述导电材料被选择为适用于后续的处理，以在所述细长衬底中形成太阳能电池。

5、如权利要求1至4中任一项所述的组件，其中所述细长衬底的相对纵向边之间的间距小于大约3mm。

6、如权利要求5所述的组件，其中所述细长衬底的相对纵向边之间的间距至多为大约3μm。

7、如权利要求1至6中任一项所述的组件，其中所述细长衬底的相对纵向边实质上邻接。

8、如权利要求1至7中任一项所述的组件，其中所述组件实质上是平面。

9、如权利要求1至7中任一项所述的组件，其中所述组件是弯曲的。

10、如权利要求9所述的组件，其中所述组件被保形安装在弯曲且实质刚性的支撑件上。

11、如权利要求10所述的组件，其中所述弯曲且实质刚性的支撑件是透明的。

12、如权利要求1至7中任一项所述的组件，其中所述组件是柔性的。

13、如权利要求1至12中任一项所述的组件，其中每个细长衬底的纵向边包括p型边和n型边，导电材料连接每个细长衬底的p型边与相邻细长衬底的n型边。

14、如权利要求1至13中任一项所述的组件，其中设置在相邻细长衬底之间的导电材料的延伸不超过细长衬底的面。

15、如权利要求1至13中任一项所述的组件，其中设置在相邻细长衬底之间的导电材料延伸超过细长衬底的面，以允许组件被连接到支撑件或热沉上。

16、如权利要求1至15中任一项所述的组件，其中实质上沿着每个纵向边的全部设置导电材料。

17、如权利要求1至15中任一项所述的组件，其中沿着每个纵向边在相互间隔的位置设置导电材料。

18、如权利要求1至17中任一项所述的组件，其中每个细长衬底包括位于其纵向边上的电触点，每个电触点的一部分部分延伸到细长衬底的一个面以上。

19、如权利要求18所述的组件，其中设置在相邻细长衬底的纵向边之间的导电材料延伸到每个电触点的延伸到部分上，以允许所述组件被连接到支撑件或热沉上。

20、如权利要求1至19中任一项所述的组件，其中每个细长衬底包括位于该细长衬底的一个面以上的至少一个电路，以连接该细长衬底的一个纵向边上的电触点与该细长衬底的相对纵向边上的同一极性的电触点，所述至少一个电路与所述细长衬底的面电绝缘。

21、如权利要求20所述的组件，其中被连接的电触点的极性是n型。

22、如权利要求1至21中任一项所述的组件，包括位于所述组件的一个面上的电路，所述组件的另一个面实质上完全暴露且没有电连接，以便在所述另一个面暴露在光下时产生电流。

23、如权利要求22所述的组件，其中所述电路实质上垂直于所述细长衬底的纵向边。

24、如权利要求1至23中任一项所述的组件，其中每个细长衬底的相对表面中的至少一个被完全暴露。

25、如权利要求1至24中任一项所述的组件，其中所述导电材料包括焊料。

26、如权利要求1至24中任一项所述的组件，其中所述导电材料是聚合物。

27、如权利要求1至26中任一项所述的组件，其中所述组件的最大物理尺寸实质上等于标准半导体晶片的直径。

28、如权利要求1至27中任一项所述的组件，其中所述细长衬底通过切片工艺形成。

29、如权利要求1至27中任一项所述的组件，其中通过将半导体晶片分割为细长部分来形成所述细长衬底，所述细长衬底的面由每个半导体晶片的表面的相应部分形成。

30、一种衬底组件，包括多个如权利要求1至29中任一项所述的组件，所述组件通过设置在对应相邻的所述组件之间的细长连接器被互相连接和电互连，每个所述细长连接器纵向平行于所述组件且具有接合每个相邻的细长衬底组件的相对的面的定位部分，所述连接器通过设置在所述连接器与所述细长衬底的纵向边之间的导电材料被连接和电连接到所述组件。

31、如权利要求30所述的组件，其中每个细长连接器的定位部分包括接合第一相邻细长衬底组件的第一定位部分和接合第二相邻细长衬底组件的第二定位部分，所述细长连接器包括设置在所述第一定位部分与所述第二定位部分之间的应力释放部分，所述应力释放部分限定所述定位部分与所述第二定位部分之间的间接通道，以适应热膨胀并从而保持相邻的细长衬底组件之间的连接。

32、如权利要求30或31所述的组件，其中所述细长连接器由铜片形成。

33、如权利要求1至32中任一项所述的组件，包括用于电连接所述组件与母线的母线连接器，所述母线连接器包括接合最外侧的所述细长衬底的相对的面的定位部分，所述母线连接器通过设置在所述母线连接器与所述最外侧的所述细长衬底的纵向边之间的导电材料被连接并电连接到所述组件。

34、如权利要求33所述的组件，其中所述母线连接器包括从连接到所述母线连接器的衬底组件向远处延伸的接触部分，以便连接到所述母线。

35、如权利要求34所述的组件，其中所述母线连接器包括限定所述接触部分与所述定位部分之间的间接通道的应力释放部分，以适应热膨胀并从而保持所述组件与所述母线之间的电连接。

36、一种太阳能模块，包括多个如权利要求1至35中任一项所述的衬底组件。

37、一种光伏器件，包括多个如权利要求1至35中任一项所述的衬底组件。

38、一种线性聚光器接收器，包括多个如权利要求1至35中任一项所述的衬底组件，所述衬底组件被设置在一行或多行中，每行包括多个实质邻接的所述衬底组件。

39、一种线性聚光器接收器，包括多个如权利要求1至35中任一项所述的衬底组件，所述衬底组件被设置在行中，每行包括多个实质邻接并且被串联地电互连的所述衬底组件，至少部分的行被并联地电互连。

40、如权利要求38或39所述的线性聚光器接收器，其中细长衬底被串联地电连接，从而由细长衬底产生的电流实质上平行于线性聚光器系统的纵轴的方向流动，以降低所述细长衬底的串联阻抗。

41、如权利要求39或40所述的线性聚光器接收器，其中所述衬底组件被弯曲以降低接收器中的余弦损耗。

42、如权利要求38至41中任一项所述的线性聚光器接收器，其中所述衬底组件的纵向边垂直于所述线性聚光器接收器的纵轴。

43、一种衬底组装工艺，包括在相邻的细长半导体衬底的相对纵向边之间沉积导电材料以电互连所述细长衬底并将所述细长衬底保持在纵向平行的结构中，从而形成用于光伏器件的衬底组件，其中通过沉积导电材料使每个细长衬底的相对的面保持实质上完全暴露。

44、如权利要求43所述的工艺，其中每个细长衬底的至少一个所述相对的面被调节为当暴露在光下时产生电流。

45、如权利要求43所述的工艺，包括在所述细长衬底中形成太阳能电池，从而至少一个所述相对的面被调节为当暴露在光下时产生电流。

46、如权利要求45所述的工艺，其中选择与后续处理相容的导电材料以形成所述太阳能电池。

47、如权利要求43至47中任一项所述的工艺，其中所述细长衬底的纵向边被保持为实质邻接。

48、如权利要求43至47中任一项所述的工艺，其中所述组件实质上是平面。

49、如权利要求43至47中任一项所述的工艺，其中所述组件是弯曲的。

50、如权利要求43至49中任一项所述的工艺，包括将所述组件保形安装在弯曲的以及实质刚性的支撑件上。

51、如权利要求43至50中任一项所述的工艺，包括在所述沉积之前将所述细长衬底设置在弯曲结构中，沉积的步骤导致的弯曲结构实质上变为平面。

52、如权利要求43至51中任一项所述的工艺，包括在沉积导电材料之后在组件上形成抗反射层或反射层。

53、如权利要求43至13中任一项所述的工艺，其中设置在相邻细长衬底之间的导电材料包括延伸超过细长衬底的面的凸起部分；该工艺包括将组件安装在凸起部分处的支撑件或热沉上。

54、如权利要求43至53中任一项所述的工艺，包括在每个细长衬底的一个面上形成至少一个电路，以连接细长衬底的一个纵向边上的电触点与该细长衬底的相对纵向边上的相同极性的电触点。

55、如权利要求43至54中任一项所述的工艺，包括在组件的一个面上形成电连接，组件的另一面实质上完全暴露且没有电连接，以便当所述另一面被暴露在光下时产生电流。

56、如权利要求55所述的工艺，包括将组件安装在具有其中带有凹陷区域的表面的支撑件上，组件的面上的电连接被容纳在所述凹陷区域中。

57、如权利要求43至56中任一项所述的工艺，其中所述导电材料是聚合物，从而所述衬底组件是柔性的。

58、如权利要求43至56中任一项所述的工艺，其中所述导电材料通过波峰焊工艺来沉积。

59、如权利要求43至58中任一项所述的工艺，包括连接位于对应相邻的多个通过如权利要求43至58中任一项所述的工艺形成的衬底组件之间的细长连接器，每个所述细长连接器被纵向平行于所述组件连接且具有接合每个相邻的细长衬底组件的相对的面的定位部分；以及在所述连接器与所述细长衬底的纵向边之间导入导电材料，以机械以及电互连所述组件。

60、如权利要求59所述的工艺，其中利用无接触的焊接工艺在所述连接器与所述细长衬底的所述纵向边之间导入导电材料。

61、如权利要求43至60中任一项所述的工艺，包括将母线连接器连接到通过如权利要求43至58中任一项所述的工艺形成的衬底组件，以电连接所述组件与母线，所述母线连接器包括接合最外侧的所述细长衬底的相对的面的定位部分；以及在所述母线连接器与所述细长衬底的纵向边之间导入导电材料，以机械以及电互连所述组件与所述母线连接器。

62、如权利要求61所述的工艺，其中利用无接触的焊接工艺在所述母线连接器与所述细长衬底的所述纵向边之间导入导电材料。

63、如权利要求43至62中任一项所述的工艺，包括形成一行或多行通过如权利要求43至58中任一项所述的工艺形成的衬底组件，每行包括实质邻接的多个所述的衬底组件；以及在线性聚光器接收器中安装所述一行或多行，从而衬底组件的纵向边垂直于线性聚光器接收器的纵轴。

64、如权利要求63所述的工艺，其中在所述线性聚光器接收器中安装多行所述组件，并且所述工艺包括以并联方式电互连至少部分的行。

65、如权利要求63或64所述的工艺，包括弯曲衬底组件以减小线性聚光器接收器中的余弦损耗。

66、一种衬底组件，通过如权利要求43至62中任一项所述的工艺制造。

67、一种线性聚光器接收器，通过如权利要求63至65中任一项所述的工艺制造。

68、一种衬底组装装置，具有用于执行权利要求43至65中任一项所述的步骤的部件。

69、一种衬底组装装置，包括：

储存装置，包括用于储存细长衬底的各个堆叠的多个互相间隔的储存箱，每个细长衬底具有由纵向边界定的相对的面，细长衬底储存箱之间的间距是由所储存的细长衬底组装的衬底组件中的细长衬底的理想间距的倍数；以及

衬底传送装置，具有用于同时接合所述堆叠中的各个最外侧的细长衬底的互相间隔的接合装置，接合装置之间的间距实质上等于储存箱之间的间距，所述传送装置包括平移装置，该平移装置用于在所述储存箱与组装位置之间反复平移所述接合装置，以允许连续地将最外侧的所述细长衬底从所述储存箱移动到被插入的位置；以及

涂敷装置，用于在相邻的所述细长衬底的相对纵向边之间涂敷导电材料，以电互连和机械互连所述相对纵向边从而形成衬底组件，其中细长衬底通过所述导电材料被电互连并被保持在纵向平行的结构中，从而每个细长衬底的相对的面保持实质上完全暴露。

70、一种太阳能电池组装装置，包括：

储存装置，其包括用于储存细长太阳能电池的各个互相间隔的堆叠的多个储存箱；

衬底传送装置，其具有用于同时接合储存在各个所述堆叠中的细长太阳能电池的多个接合装置，接合装置之间的间距实质上等于细长太阳能电池的堆叠之间的间距，所述衬底传送装置包括平移装置，该平移装置用于平移所述接合装置以允许从所述储存箱中移走被接合的细长太阳能电池以进行检测；以及

评测装置，其用于实质上同时评测被所述衬底传送装置接合的每个细长太阳能电池的电性能；

其中分类装置基于细长太阳能电池的电性能被调整为将每个被接合的细长太阳能电池储存到多个分类储存箱的被选定的一个中。

71、一种太阳能电池组装工艺，包括：

同时接合多个细长太阳能电池；

实质上同时评测被接合的细长太阳能电池的电性能；以及

基于细长太阳能电池的电性能将每个被评测的太阳能电池储存到多个分类储存箱的被选定的一个中。

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